JP6419709B2 - Method, system and apparatus for controlling substance mixing concentration - Google Patents

Method, system and apparatus for controlling substance mixing concentration Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本願は、2012年11月16日に出願された米国特許仮出願第61/727,630号の非仮出願であり、その優先権の利益を主張するものであり、この仮出願の全内容が、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
This application is a non-provisional application of US Provisional Patent Application No. 61 / 727,630, filed on November 16, 2012, and claims the benefit of its priority. The entire contents are expressly incorporated herein by reference.

本発明の実施形態は、一般的には物質の高精度混合に関する。   Embodiments of the present invention generally relate to high precision mixing of materials.

物質の高精度混合は、マイクロエレクトロニクス(半導体、フラットパネルディスプレイ、ディスクドライブ、および太陽電池等の形成において)、生命科学(特に製薬、バイオテクノロジー、およびパーソナルケア)、化学工学、ならびに石油化学工学を含む、広範な技術分野において重要である。例えば、半導体製造での単一ウェーハ処理および薬品製造での連続反応プロセスなどの製造イノベーションは、化学物質の正確な割合での混合をしばしば必要とする。   Precise mixing of materials can lead to microelectronics (in the formation of semiconductors, flat panel displays, disk drives, solar cells, etc.), life sciences (especially pharmaceutical, biotechnology, and personal care), chemical engineering, and petrochemical engineering. It is important in a wide range of technical fields, including For example, manufacturing innovations such as single wafer processing in semiconductor manufacturing and continuous reaction processes in chemical manufacturing often require mixing chemicals in the correct proportions.

米国特許第7,319,523号明細書U.S. Pat.No. 7,319,523 米国特許出願公開第2010/0296079号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0296079

例示的な実施形態は、結果的に得られる混合物中の1つまたは複数の物質の濃度を制御する様式で2つ以上の物質の高精度混合を行うことを可能にする混合方法、混合システム、混合装置、混合デバイス、および混合アセンブリを提供する。また、例示的な実施形態は、2つ以上の物質の混合を可能にするようにそれぞれ構成された2つ以上の混合装置を備える混合アセンブリを備える。   Exemplary embodiments include a mixing method, a mixing system that allows for high precision mixing of two or more substances in a manner that controls the concentration of one or more substances in the resulting mixture. A mixing apparatus, a mixing device, and a mixing assembly are provided. The exemplary embodiment also includes a mixing assembly that includes two or more mixing devices each configured to allow mixing of two or more substances.

1つの例示的な実施形態によれば、複数の物質を混合するための方法が提供される。この方法は、第1の入力物質が第2の入力物質と混合される結果として得られる混合後物質中における第1の入力物質に関する目標濃度を決定することを含み得る。この方法は、第1の入力物質が第2の入力物質と混合されている間に混合後物質中の第1の入力物質の混合後濃度値を継続的に判定することを含み得る。また、この方法は、混合後濃度が所定の目標濃度範囲または目標濃度の許容誤差範囲から外れるか否かを判定するために混合後濃度値をモニタリングすることと、混合後濃度が所定の目標濃度範囲または目標濃度の許容誤差範囲から外れると判定された場合には、第1の入力物質の混合前流量を制御するように構成された制御弁を調節することとを含み得る。   According to one exemplary embodiment, a method is provided for mixing a plurality of substances. The method may include determining a target concentration for the first input material in the mixed material resulting from the first input material being mixed with the second input material. The method may include continuously determining a post-mixing concentration value of the first input substance in the post-mixing substance while the first input substance is being mixed with the second input substance. This method also monitors the concentration value after mixing to determine whether the concentration after mixing is out of a predetermined target concentration range or an allowable error range of the target concentration, and the concentration after mixing is equal to the predetermined target concentration. Adjusting a control valve configured to control the pre-mix flow rate of the first input material if it is determined that the range or target concentration is outside an acceptable error range.

いくつかの実施形態では、この方法は、1つまたは複数の制御パラメータに基づき制御弁の位置を調節することを含み得る制御弁の調節を含み得る。さらに、この方法は、混合後濃度が所定の目標濃度範囲または目標濃度の許容誤差範囲から外れると判定された後に、1つまたは複数の制御パラメータの中の少なくとも1つに関して少なくとも1つの調節された制御パラメータを生成することと、この調節された制御パラメータに基づき制御弁を調節することとを含み得る。   In some embodiments, the method may include adjusting the control valve, which may include adjusting the position of the control valve based on one or more control parameters. Further, the method may include adjusting at least one of at least one of the one or more control parameters after determining that the post-mixing concentration is out of a predetermined target concentration range or a target concentration tolerance range. Generating the control parameter and adjusting the control valve based on the adjusted control parameter may be included.

いくつかの実施形態では、この方法は、混合後濃度と目標濃度との間の差値を判定することと、この差値および調節された制御パラメータに基づきフィードバック制御値を決定することと、フィードバック制御値に基づき制御弁を調節することとをさらに含み得る。   In some embodiments, the method includes determining a difference value between the post-mixing concentration and the target concentration, determining a feedback control value based on the difference value and the adjusted control parameter, and feedback Adjusting the control valve based on the control value.

いくつかの実施形態では、この方法は、所定数の判定された混合後濃度値に基づき平均混合後濃度を生成することをさらに含み得る。さらに、この方法は、混合後濃度が所定の目標濃度範囲または目標濃度の許容誤差範囲から外れるとの判定を行うために平均混合後濃度をモニタリングすることを含み得る。   In some embodiments, the method may further include generating an average post-mix concentration based on a predetermined number of determined post-mix concentration values. Further, the method may include monitoring the average post-mixing concentration to determine that the post-mixing concentration is outside a predetermined target concentration range or a target concentration tolerance range.

いくつかの実施形態では、この方法は、第2の入力液体の流量を判定することと、判定された流量に基づき制御弁の初期位置を設定することとをさらに含み得る。   In some embodiments, the method may further include determining a flow rate of the second input liquid and setting an initial position of the control valve based on the determined flow rate.

いくつかの実施形態では、この方法は、混合後物質の測定前に静止ミキサを通して混合後物質を通過させることにより、混合後濃度値の精度を上昇させることをさらに含み得る。   In some embodiments, the method may further include increasing the accuracy of the post-mixing concentration value by passing the post-mixing material through a static mixer prior to measurement of the post-mixing material.

いくつかの実施形態では、第2の入力物質は、異なる混合装置から受領し得るような出力物質であってもよい。   In some embodiments, the second input material may be an output material that may be received from a different mixing device.

いくつかの実施形態では、この方法は、混合後物質の光反射率および温度を測定することと、光反射率および温度に基づき混合後物質の屈折率を判定することと、屈折率に基づき混合後物質中の第1の入力物質の混合後濃度値を判定することとをさらに含み得る。   In some embodiments, the method includes measuring the light reflectance and temperature of the mixed material, determining the refractive index of the mixed material based on the light reflectance and temperature, and mixing based on the refractive index. Determining a post-mixing concentration value of the first input substance in the after substance.

いくつかの実施形態では、第1の入力物質の混合前流量を制御するように構成された制御弁の調節が、第1の入力物質の測定流量とは無関係である。   In some embodiments, the adjustment of a control valve configured to control the pre-mix flow rate of the first input material is independent of the measured flow rate of the first input material.

別の例示的な実施形態によれば、第1の混合物を生成するために複数の物質の制御された混合を行うための方法が提供される。この方法は、複数の物質の混合物中の第1の物質の第1の目標濃度範囲を受領することと、第1の混合ゾーンに複数の物質を供給することであって、複数の物質が第1の混合ゾーンで混合されて第1の混合物を生成する、供給することとを含み得る。また、この方法は、第1の混合ゾーンに複数の物質を供給し続ける間に第1の混合物中の第1の物質の濃度値を判定することと、第1の目標濃度範囲に対して第1の物質の濃度値を比較することとを含み得る。さらに、この方法は、第1の物質の濃度値が第1の目標濃度範囲から外れるという判定に基づき、第1の混合ゾーンへの第1の物質の供給を自動的に調節することを含み得る。   According to another exemplary embodiment, a method is provided for performing controlled mixing of a plurality of substances to produce a first mixture. The method includes receiving a first target concentration range of a first substance in a mixture of a plurality of substances and supplying a plurality of substances to the first mixing zone, wherein the plurality of substances are Feeding in a mixing zone to produce a first mixture. The method also includes determining a concentration value of the first substance in the first mixture while continuing to supply a plurality of substances to the first mixing zone, and a first target concentration range relative to the first target concentration range. Comparing the concentration values of one substance. Further, the method can include automatically adjusting the supply of the first substance to the first mixing zone based on the determination that the concentration value of the first substance is outside the first target concentration range. .

いくつかの実施形態では、この方法は、第1の混合物の1つまたは複数の特徴的な物理特性を検出し、第1の混合物の1つまたは複数の特徴的な物理特性に基づき第1の混合物中の第1の物質の濃度値を判定することにより、第1の混合物中の第1の物質の濃度値を判定し得る。1つまたは複数の特徴的な物理特性は、温度、露点、濃度、第1の混合物中の音速、光反射率、および屈折率からなる群より選択され得る。   In some embodiments, the method detects one or more characteristic physical properties of the first mixture and based on the one or more characteristic physical properties of the first mixture. By determining the concentration value of the first substance in the mixture, the concentration value of the first substance in the first mixture can be determined. The one or more characteristic physical properties may be selected from the group consisting of temperature, dew point, concentration, speed of sound in the first mixture, light reflectance, and refractive index.

いくつかの実施形態では、この方法は、第1の混合物の光反射率を検出し、第1の混合物の温度を検出し、第1の混合物の光反射率および温度に基づき第1の混合物の屈折率を判定し、屈折率に基づき第1の混合物中の第1の物質の濃度値を判定することにより、第1の混合物中の第1の物質の濃度値を判定し得る。   In some embodiments, the method detects the light reflectance of the first mixture, detects the temperature of the first mixture, and based on the light reflectance and temperature of the first mixture, By determining the refractive index and determining the concentration value of the first substance in the first mixture based on the refractive index, the concentration value of the first substance in the first mixture can be determined.

いくつかの実施形態では、第1の混合ゾーンへの第1の物質の供給は、第1の混合ゾーンに第1の物質を供給する第1の導管に設けられた制御弁であって、第1の導管を通る第1の物質の流量を制御するように構成された制御弁を調節することにより調節され得る。いくつかの実施形態では、この制御弁は、第1の混合物中の第1の物質の濃度値に基づき、および複数の物質の中の少なくとも1つの1つまたは複数の物理特徴に基づき制御弁の開口サイズを制御することによって調節され得る。複数の物質の中の少なくとも1つの1つまたは複数の物理特徴には、粘性、密度、比重、化学組成、温度、および圧力が含まれ得る。いくつかの実施形態では、制御弁は、第1の混合物中の第1の物質の濃度値に基づき、および第1の混合物が生成される混合システムの1つまたは複数の物理特徴に基づき制御弁の開口サイズを制御することによって調節されてもよく、1つまたは複数の物理特徴は、第1の物質が混合ゾーンに供給される際に通る第1の導管のサイズと、混合ゾーンのタイプと、制御弁のタイプとからなる群より選択される。   In some embodiments, the supply of the first substance to the first mixing zone is a control valve provided in a first conduit that supplies the first substance to the first mixing zone, It can be adjusted by adjusting a control valve configured to control the flow rate of the first substance through the one conduit. In some embodiments, the control valve is based on the concentration value of the first substance in the first mixture and on the control valve based on at least one physical characteristic of the plurality of substances. It can be adjusted by controlling the aperture size. One or more physical characteristics of at least one of the plurality of materials may include viscosity, density, specific gravity, chemical composition, temperature, and pressure. In some embodiments, the control valve is based on the concentration value of the first substance in the first mixture and based on one or more physical characteristics of the mixing system from which the first mixture is generated. The one or more physical characteristics may be adjusted by controlling the size of the first conduit through which the first substance is fed to the mixing zone, the type of the mixing zone, and , Selected from the group consisting of control valve types.

いくつかの実施形態では、制御弁は、第1の混合物中の第1の物質の濃度値と、第1の混合物が生成される混合システムの1つまたは複数の物理特徴と、複数の物質の中の少なくとも1つの1つまたは複数の物理特徴とに基づき制御弁の開口サイズを制御することによって調節され得る。   In some embodiments, the control valve includes a concentration value of the first substance in the first mixture, one or more physical characteristics of the mixing system in which the first mixture is generated, and a plurality of substances. It can be adjusted by controlling the opening size of the control valve based on at least one of the one or more physical characteristics.

いくつかの実施形態では、この方法は、第1の混合ゾーンに複数の物質を供給し続ける間に、第1の混合物中の第1の物質の第2の濃度値を判定することと、第1の目標濃度範囲に対して第1の物質の第2の濃度値を比較することと、第1の物質の第2の濃度値が第1の目標濃度範囲から外れると判定された場合に、第1の混合ゾーンに第1の物質を供給するための第1の導管に設けられた制御弁の開口サイズを自動的に調節することであって、制御弁の開口サイズが第1の混合物中の第1の物質の第2の濃度値に基づき調節される、自動的に調節することとを含み得る。   In some embodiments, the method includes determining a second concentration value of the first substance in the first mixture while continuing to supply a plurality of substances to the first mixing zone; When comparing the second concentration value of the first substance against the target concentration range of 1 and determining that the second concentration value of the first substance is out of the first target concentration range, Automatically adjusting the opening size of the control valve provided in the first conduit for supplying the first substance to the first mixing zone, the opening size of the control valve being in the first mixture; Adjusting automatically based on the second concentration value of the first substance.

いくつかの実施形態では、この方法は、複数の物質の第1の混合物中の第2の物質の第2の目標濃度範囲を受領することと、第1の混合ゾーンに複数の物質を供給し続ける間に、第1の混合物中の第2の物質の濃度値を判定することと、第2の目標濃度範囲に対して第2の物質の濃度値を比較することと、第2の物質の濃度値が第2の目標濃度範囲から外れるという判定に基づき、第1の混合ゾーンへの第2の物質の供給を自動的に調節することとを含み得る。   In some embodiments, the method receives a second target concentration range of the second substance in the first mixture of substances and supplies the plurality of substances to the first mixing zone. While continuing, determining the concentration value of the second substance in the first mixture, comparing the concentration value of the second substance against the second target concentration range, and Automatically adjusting the supply of the second substance to the first mixing zone based on the determination that the concentration value is outside the second target concentration range.

いくつかの実施形態では、この方法は、第2の混合ゾーンに第1の混合物を供給することと、第2の混合ゾーンに第3の物質を供給することであって、第1の混合物および第3の物質が第2の混合ゾーンで混合されて第2の混合物を生成する、供給することと、第2の混合物中の第3の物質の第3の目標濃度範囲を受領することと、第2の混合ゾーンに第1の混合物および第3の物質を供給し続ける間に、第2の混合物中の第3の物質の濃度値を判定することと、第3の目標濃度範囲に対して第3の物質の濃度値を比較することと、第3の物質の濃度値が第3の目標濃度範囲から外れるという判定に基づき、第2の混合ゾーンへの第3の物質の供給を自動的に調節することとを含み得る。   In some embodiments, the method includes supplying a first mixture to the second mixing zone and supplying a third substance to the second mixing zone, the first mixture and Providing a third substance is mixed in a second mixing zone to produce a second mixture; receiving a third target concentration range of the third substance in the second mixture; Determining the concentration value of the third substance in the second mixture while continuing to supply the first mixture and the third substance to the second mixing zone, and against the third target concentration range Automatically supply the third substance to the second mixing zone based on comparing the concentration value of the third substance and determining that the concentration value of the third substance is outside the third target concentration range Adjusting.

別の例示的な実施形態によれば、複数の物質を混合するための方法が提供される。この方法は、複数の物質の混合物中の第1の物質の第1の目標濃度範囲を受領することと、第1の混合ゾーンに複数の物質を供給することであって、複数の物質が第1の混合ゾーンで混合されて第1の混合物を生成する、供給することとを含み得る。また、この方法は、第1の混合ゾーンに複数の物質を供給し続ける間に、第1の混合物中の第1の物質の濃度値を判定することと、第1の目標濃度範囲に対して第1の物質の濃度値を比較することとを含み得る。さらに、この方法は、第1の物質の濃度値が第1の目標濃度範囲から外れると判定された場合に、第1の混合ゾーンに第1の物質を供給するための第1の導管に設けられた制御弁の開口サイズを調節することにより第1の混合ゾーンへの第1の物質の流量を自動的に調節することを含み得る。制御弁の開口サイズは、第1の混合物中の第1の物質の濃度値に基づき、および複数の物質の中の少なくとも1つの1つまたは複数の物理特徴に基づき調節され得る。複数の物質の中の少なくとも1つの1つまたは複数の物理特徴は、粘性、密度、比重、化学組成、温度、および圧力からなる群より選択され得る。   According to another exemplary embodiment, a method is provided for mixing a plurality of substances. The method includes receiving a first target concentration range of a first substance in a mixture of a plurality of substances and supplying a plurality of substances to the first mixing zone, wherein the plurality of substances are Feeding in a mixing zone to produce a first mixture. The method also includes determining a concentration value of the first substance in the first mixture while continuing to supply a plurality of substances to the first mixing zone, and for the first target concentration range. Comparing the concentration values of the first substance. Further, the method is provided in a first conduit for supplying the first substance to the first mixing zone when it is determined that the concentration value of the first substance is out of the first target concentration range. Automatically adjusting the flow rate of the first substance to the first mixing zone by adjusting the opening size of the control valve provided. The opening size of the control valve may be adjusted based on the concentration value of the first substance in the first mixture and based on one or more physical characteristics of at least one of the plurality of substances. One or more physical characteristics of at least one of the plurality of materials may be selected from the group consisting of viscosity, density, specific gravity, chemical composition, temperature, and pressure.

別の例示的な実施形態によれば、混合システムが提供される。この混合システムは、第1の混合導管と、第1の混合導管に結合されその上流に配設された第1の供給導管であって、第1の混合導管に第1の物質を供給するためのボアを備える第1の供給導管と、第1の供給導管に設けられた第1の流量制御デバイスであって、第1の供給導管のボアの開口を選択的に調節するように構成された第1の流量制御デバイスと、第1の混合導管に結合されその上流に配設された第2の供給導管であって、第1の混合導管に第2の物質を供給するためのボアを備える第2の供給導管とを備え得る。また、この混合システムは、第1の物質および第2の物質の混合により生成される第1の混合物の1つまたは複数の特徴を検出するために第1の混合導管に設けられた第1のセットの1つまたは複数のセンサを備え得る。さらに、この混合システムは、第1のセットの1つまたは複数のセンサにおよび第1の流量制御デバイスに動作的に結合された第1の制御回路であって、第1の混合導管における第1の混合物の1つまたは複数の検出された特徴に基づき第1の物質の流量を調節するために、第1の流量制御デバイスを自動的に制御するようにプログラミングされる、第1の制御回路を備え得る。   According to another exemplary embodiment, a mixing system is provided. The mixing system includes a first mixing conduit and a first supply conduit coupled to and disposed upstream of the first mixing conduit for supplying the first substance to the first mixing conduit. A first supply conduit with a first bore and a first flow control device provided in the first supply conduit, the first supply conduit configured to selectively adjust the opening of the bore of the first supply conduit A first flow control device and a second supply conduit coupled to and disposed upstream of the first mixing conduit, the device comprising a bore for supplying a second substance to the first mixing conduit A second supply conduit. The mixing system also includes a first mixing conduit provided in the first mixing conduit for detecting one or more characteristics of the first mixture generated by the mixing of the first substance and the second substance. One or more sensors of the set may be provided. Further, the mixing system includes a first control circuit operably coupled to the first set of one or more sensors and to the first flow control device, the first control circuit in the first mixing conduit. A first control circuit programmed to automatically control the first flow control device to regulate the flow rate of the first substance based on one or more detected characteristics of the mixture of Can be prepared.

いくつかの実施形態では、第1の混合物の1つまたは複数の検出された特徴は、温度、露点、濃度、第1の混合物中の音速、光反射率、および屈折率からなる群より選択され得る。   In some embodiments, the one or more detected features of the first mixture are selected from the group consisting of temperature, dew point, concentration, speed of sound in the first mixture, light reflectance, and refractive index. obtain.

混合導管は、物質が混合のために初めに接触状態になる交差領域を備え得る。好ましくは、1つまたは複数のマイクロセンサは、交差領域に可能な限り近くに、しかし濃度検出前の物質の混合を確保するのに十分な距離だけ交差領域から離れて配置される。1つの例示的な非限定的実施形態では、マイクロセンサは、交差領域から約1インチ〜約2インチの位置に配設され得る。これにより、混合プロセスと物質の供給においてなされる任意の調節との間の緊密な連携が確保され、それにより、混合物のかなりの量が交差領域を流れ過ぎる前に、供給の調節によって混合プロセスに影響がもたらされる。結果として、混合物中の物質の濃度は、混合プロセス全体を通じて厳密に制御され、いくつかの実施形態では、混合タンクが不要となり得る。   The mixing conduit may comprise an intersecting region where the material is initially in contact for mixing. Preferably, the one or more microsensors are placed as close as possible to the intersection area, but separated from the intersection area by a distance sufficient to ensure mixing of the substance prior to concentration detection. In one exemplary non-limiting embodiment, the microsensor can be disposed about 1 inch to about 2 inches from the intersection region. This ensures a tight linkage between the mixing process and any adjustments made in the material supply, so that by adjusting the supply to the mixing process before a significant amount of the mixture flows over the crossing area. Effect is brought about. As a result, the concentration of substances in the mixture is tightly controlled throughout the mixing process, and in some embodiments, a mixing tank may be unnecessary.

いくつかの実施形態では、第1の制御回路は、第1の混合物の1つまたは複数の検出された特徴に基づき第1の混合物中の第1の物質の濃度値を判定し、第1の物質に関する第1の目標濃度範囲に対して第1の物質の濃度値を比較し、第1の物質の濃度値が第1の目標濃度範囲から外れるという判定に基づき、第1の供給導管のボアの開口を調節するために第1の流量制御デバイスを自動的に制御するようにプログラミングされ得る。   In some embodiments, the first control circuit determines a concentration value of the first substance in the first mixture based on one or more detected characteristics of the first mixture, Compare the concentration value of the first substance against the first target concentration range for the substance, and based on the determination that the concentration value of the first substance is outside the first target concentration range, the bore of the first supply conduit May be programmed to automatically control the first flow control device to adjust the opening of the first flow control device.

いくつかの実施形態では、第1のセットの1つまたは複数のセンサは、第1の混合物の光反射率を検出するように構成された光学系と、第1の混合物の温度を検出するためのサーミスタまたは温度計とを備え得る。第1の制御回路は、第1の混合物の光反射率および温度に基づき第1の混合物の屈折率を判定するように、ならびに屈折率に基づき第1の混合物中の第1の物質の濃度値を判定するようにプログラミングされる。   In some embodiments, the first set of one or more sensors is configured to detect an optical system configured to detect the light reflectance of the first mixture and a temperature of the first mixture. A thermistor or thermometer. The first control circuit determines the refractive index of the first mixture based on the light reflectance and temperature of the first mixture, and the concentration value of the first substance in the first mixture based on the refractive index. Is programmed to determine

いくつかの実施形態では、第1の制御回路は、第1の混合物中の第1の物質の濃度値に基づき、および複数の物質の中の少なくとも1つの1つまたは複数の物理特徴に基づき第1の流量制御デバイスを制御するようにプログラミングされ、1つまたは複数の物理特徴は、粘性、密度、比重、化学組成、温度、および圧力からなる群より選択される。   In some embodiments, the first control circuit is based on the concentration value of the first substance in the first mixture and based on one or more physical characteristics of at least one of the plurality of substances. Programmed to control one flow control device, the one or more physical characteristics are selected from the group consisting of viscosity, density, specific gravity, chemical composition, temperature, and pressure.

いくつかの実施形態では、第1の制御回路は、第1の混合物中の第1の物質の濃度値に基づき、および混合システムの1つまたは複数の物理特徴に基づき第1の流量制御デバイスを制御するようにプログラミングされ得る。1つまたは複数の物理特徴は、第1の供給導管のサイズと、第1の混合導管のタイプと、第1の流量制御デバイスのタイプとからなる群より選択される。   In some embodiments, the first control circuit includes a first flow control device based on a concentration value of the first substance in the first mixture and based on one or more physical characteristics of the mixing system. Can be programmed to control. The one or more physical characteristics are selected from the group consisting of a first supply conduit size, a first mixing conduit type, and a first flow control device type.

いくつかの実施形態では、センサの中の1つまたは複数が、第1の混合導管内の第1の物質および第2の物質の混合時に第1の混合物の1つまたは複数の特徴を検出するために所定の間隔で動作され得る。   In some embodiments, one or more of the sensors detect one or more characteristics of the first mixture upon mixing of the first substance and the second substance in the first mixing conduit. Can be operated at predetermined intervals.

いくつかの実施形態では、混合システムは、第2の供給導管に設けられた第2の流量制御デバイスであって、第2の供給導管のボアの開口を選択的に調節するように構成された第2の流量制御デバイスをさらに備え得る。第1の制御回路は、第2の流量制御デバイスに動作的に結合されてもよく、第1の制御回路は、第1の混合導管において第1の混合物の1つまたは複数の検出された特徴に基づき第2の物質の流量を調節するために第2の流量制御デバイスを自動的に制御するようにプログラミングされる。   In some embodiments, the mixing system is a second flow control device provided in the second supply conduit and configured to selectively adjust a bore opening of the second supply conduit. A second flow control device may further be provided. The first control circuit may be operatively coupled to a second flow control device, the first control circuit including one or more detected features of the first mixture in the first mixing conduit. Is programmed to automatically control the second flow control device to regulate the flow rate of the second substance.

いくつかの実施形態では、第1の制御回路は、第1の混合物の1つまたは複数の検出された特徴に基づき第1の混合物中の第2の物質の濃度値を判定し、第2の物質に関する第2の目標濃度範囲に対して第2の物質の濃度値を比較し、第2の物質の濃度値が第2の目標濃度範囲から外れるという判定に基づき、第2の流量制御デバイスを自動的に制御するようにプログラミングされ得る。   In some embodiments, the first control circuit determines a concentration value of the second substance in the first mixture based on one or more detected characteristics of the first mixture, and the second Compare the concentration value of the second substance against the second target concentration range for the substance, and based on the determination that the concentration value of the second substance is out of the second target concentration range, It can be programmed to control automatically.

いくつかの実施形態では、混合システムは、第1の混合導管に結合されその下流に配設された第2の混合導管と、第2の混合導管に結合されその上流に配設された第3の供給導管であって、第2の混合導管に第3の物質を供給するためのボアを備える、第3の供給導管と、第3の供給導管に設けられた第3の流量制御デバイスであって、第3の供給導管のボアの開口を選択的に制御するように構成された第3の流量制御デバイスと、第1の混合物および第3の物質の混合により生成される第2の混合物の1つまたは複数の特徴を検出するために第2の混合導管に設けられた第2のセットの1つまたは複数のセンサと、第2のセットの1つまたは複数のセンサにおよび第3の流量制御デバイスに動作的に結合された第2の制御回路であって、第2の混合導管における第2の混合物の1つまたは複数の検出された特徴に基づき第3の物質の流量を調節するために第3の流量制御デバイスを自動的に制御するようにプログラミングされる第2の制御回路とをさらに備え得る。   In some embodiments, the mixing system includes a second mixing conduit coupled to the first mixing conduit and disposed downstream thereof, and a third mixing conduit coupled to the second mixing conduit and disposed upstream thereof. A third supply conduit comprising a bore for supplying a third substance to the second mixing conduit, and a third flow control device provided in the third supply conduit. A third flow control device configured to selectively control the opening of the bore of the third supply conduit, and a second mixture produced by mixing the first mixture and the third substance. A second set of one or more sensors provided in the second mixing conduit for detecting one or more features, a second set of one or more sensors and a third flow rate; A second control circuit operably coupled to the control device, the second mixture in the second mixing conduit It may further comprise a second control circuit which is programmed to automatically control the third flow control device to regulate the flow rate of the third material based on one or more detected features.

いくつかの実施形態では、混合システムは、第1の混合導管に配設された混合デバイスであって、第1の物質および第2の物質を混合するように構成された混合デバイスをさらに備え得る。これらの実施形態では、第1のセットの1つまたは複数のセンサは、混合デバイスの下流に配設され得る。   In some embodiments, the mixing system may further comprise a mixing device disposed in the first mixing conduit, the mixing device configured to mix the first material and the second material. . In these embodiments, the first set of one or more sensors may be disposed downstream of the mixing device.

いくつかの実施形態では、混合システムは、第2の供給導管に設けられた流量制御センサであって、第2の供給導管内の第2の物質の流量を検出するように構成された流量制御センサと、第2の供給導管に設けられた第2の流量制御デバイスであって、流量制御センサにより検出された流量に基づき第2の供給導管のボアの開口を選択的に調節するように構成される第2の流量制御デバイスとをさらに備え得る。   In some embodiments, the mixing system is a flow control sensor provided in the second supply conduit, the flow control configured to detect a flow rate of the second substance in the second supply conduit. A sensor and a second flow control device provided in the second supply conduit configured to selectively adjust the bore opening of the second supply conduit based on the flow detected by the flow control sensor And a second flow control device to be provided.

別の例示的な実施形態によれば、複数の物質を混合するための混合装置が提供される。この混合装置は、混合装置内に第1の物質を導入するための第1の入力ポートと、混合装置内に第2の物質を導入するための第2の入力ポートと、混合装置から第1の物質および第2の物質の混合物を出力するための出力ポートとを備え得る。また、この混合装置は、第1の入力ポートに結合された第1の終端部および第2の終端部を備える第1の流路と、第1の流路に配設され、制御弁にて第1の流路のボアを制御するように構成された制御弁と、第2の入力ポートに結合された第1の終端部および第2の終端部を備える第2の流路とを備え得る。また、混合装置は、第1の流路および第2の流路の下流に配設された交差領域であって、第1の流路の第2の終端部と第2の流路の第2の終端部との交差により形成される交差領域を備え得る。また、この混合装置は、交差領域の下流におよび混合装置の出力ポートの上流に配設された混合後通路を備え得る。さらに、この混合装置は、混合後通路に配設された濃度センサであって、混合後通路にて第1の物質の濃度の示度を周期的に検出するように構成された濃度センサと、第1の物質の濃度の示度をプログラムにしたがって受領し、濃度の示度に基づき交差領域への第1の物質の供給を調節するために制御弁を自動的に制御するように構成された制御回路とを備え得る。   According to another exemplary embodiment, a mixing device for mixing a plurality of substances is provided. The mixing apparatus includes a first input port for introducing a first substance into the mixing apparatus, a second input port for introducing a second substance into the mixing apparatus, and a first from the mixing apparatus. And an output port for outputting a mixture of the second substance and the second substance. Further, the mixing device includes a first flow path having a first terminal end and a second terminal end coupled to the first input port, and is disposed in the first flow path. A control valve configured to control the bore of the first flow path and a second flow path comprising a first termination and a second termination coupled to the second input port may be provided . The mixing device is an intersecting region disposed downstream of the first flow path and the second flow path, and the second terminal portion of the first flow path and the second flow path of the second flow path. An intersection region formed by the intersection with the terminal portion of the substrate may be provided. The mixing device may also include a post-mixing passage disposed downstream of the intersection region and upstream of the output port of the mixing device. Further, the mixing device is a concentration sensor disposed in the post-mixing passage, the concentration sensor configured to periodically detect an indication of the concentration of the first substance in the post-mixing passage, Configured to receive a first substance concentration reading according to the program and automatically control a control valve to adjust the supply of the first substance to the crossing area based on the concentration reading And a control circuit.

いくつかの実施形態は、本明細書において論じる方法および/または他の機能を実施するように構成された装置および/またはシステムなどの1つまたは複数の機械を備え得る。例えば、この機械は、メモリおよび/または他の非一時的コンピュータ可読媒体に格納された命令および/または他のデータに基づき本明細書において論じる機能を実施するように構成された、1つまたは複数のプロセッサ、回路、および/または他の機械構成要素を備えてもよい。   Some embodiments may comprise one or more machines such as devices and / or systems configured to perform the methods and / or other functions discussed herein. For example, the machine may include one or more configured to perform the functions discussed herein based on instructions and / or other data stored in memory and / or other non-transitory computer readable media. Of other processors, circuits, and / or other mechanical components.

以下、本発明のこれらの特徴ならびにさらなる特性、機能、および詳細を説明する。同様に、対応するおよびさらなる実施形態もまた以下で説明する。   These features of the present invention as well as further properties, functions, and details are described below. Similarly, corresponding and further embodiments are also described below.

例示的な実施形態の前述のおよび他の目的、態様、特徴、および利点が、添付の図面と組み合わせて以下の説明を参照することからより明確になりより良く理解されよう。   The foregoing and other objects, aspects, features and advantages of the exemplary embodiments will become more apparent and better understood from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

いくつかの実施形態にしたがって構成された混合装置の一例を示す図である。FIG. 2 shows an example of a mixing device configured in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって構成された混合装置の一例を示す図である。FIG. 2 shows an example of a mixing device configured in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって構成された混合装置の一例を示す図である。FIG. 2 shows an example of a mixing device configured in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって構成された一例の光センサを示す図である。FIG. 3 illustrates an example photosensor configured in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態による光センサの光反射ジオメトリおよび動作原理を示す図である。FIG. 2 illustrates the light reflection geometry and operating principle of an optical sensor according to some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって構成された一例の混合装置を示す図である。FIG. 3 illustrates an example mixing device configured in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって構成された2つの連結された混合装置の一例を示す図である。FIG. 3 illustrates an example of two coupled mixing devices configured in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって構成された液体流量制御装置に連結された混合装置の一例を示す図である。FIG. 6 illustrates an example of a mixing device coupled to a liquid flow control device configured in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって構成された濃度センサおよび流量センサを備える混合装置の一例を示す図である。FIG. 6 illustrates an example of a mixing device that includes a concentration sensor and a flow sensor configured in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって実施される閉ループ混合制御の例示的な方法の流れ図である。6 is a flow diagram of an exemplary method of closed loop mixing control implemented in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって実施される平均混合後濃度を判定する例示的な方法の流れ図である。6 is a flow diagram of an exemplary method for determining an average post-mixing concentration performed in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態にしたがって構成された回路の概略ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram of a circuit configured in accordance with some embodiments.

添付の図面は、縮尺通りの描画を意図したものではない。   The accompanying drawings are not intended to be drawn to scale.

実施形態は、結果的に得られる混合物中の1つまたは複数の物質の濃度を制御する様式で2つ以上の物質の高精度混合を行うことを可能にする混合方法、混合システム、混合装置、混合デバイス、および混合アセンブリを提供する。例示的な混合装置は、混合ゾーンまたは混合導管にて2つ以上の物質の混合を可能にする。この混合装置は、混合プロセス時に混合物の1つまたは複数の特徴を検出するための1つまたは複数のセンサを備え得る。これらのセンサは、混合物の特徴を継続的に、間断的に、またはユーザの指示に応じて検出し得る。混合物の特徴は、センサまたは制御回路にて、混合物中の第1の構成物質の濃度の示度を得るために使用され得る。検出濃度に基づき、混合装置は、混合ゾーンまたは混合導管への第1の物質の供給を自動的におよびリアルタイムで調節し得る。例えば、第1の物質の濃度が、所望の濃度範囲外になると、混合装置は、第1の物質の供給(例えば流量)を調節し、それにより混合物中の第1の物質の濃度がそれに応じて調節され得る。他方で、第1の物質の濃度が、所望の濃度範囲内になると、混合装置は、第1の物質の供給(例えば流量)を調節せずに放置し得る。   Embodiments include a mixing method, a mixing system, a mixing device, which enables high precision mixing of two or more substances in a manner that controls the concentration of one or more substances in the resulting mixture. A mixing device and a mixing assembly are provided. Exemplary mixing devices allow for the mixing of two or more substances in a mixing zone or mixing conduit. The mixing device may comprise one or more sensors for detecting one or more characteristics of the mixture during the mixing process. These sensors may detect the characteristics of the mixture continuously, intermittently or in response to user instructions. The characteristics of the mixture can be used in a sensor or control circuit to obtain an indication of the concentration of the first constituent in the mixture. Based on the detected concentration, the mixing device can automatically and in real time adjust the delivery of the first substance to the mixing zone or mixing conduit. For example, when the concentration of the first substance falls outside the desired concentration range, the mixing device adjusts the supply (e.g., flow rate) of the first substance, so that the concentration of the first substance in the mixture is accordingly adjusted. Can be adjusted. On the other hand, when the concentration of the first substance falls within the desired concentration range, the mixing device can be left without adjusting the supply (eg, flow rate) of the first substance.

例示的な実施形態は、混合装置の動的調節を可能にする。1つの例示的な実施形態では、入力物質の流量を制御する制御弁位置が、1つまたは複数の制御パラメータに基づき目標濃度(または目標濃度範囲)に対して設定され得る。混合後に、測定濃度が、制御パラメータの調節のために目標濃度(または目標濃度範囲)と比較され、それにより制御弁が再較正され得る。そのため、いくつかの実施形態は、混合時の一体化された検査、不良解析、および/または自動補正を実現し得る。   The exemplary embodiment allows for dynamic adjustment of the mixing device. In one exemplary embodiment, a control valve position that controls the flow rate of the input material may be set for a target concentration (or target concentration range) based on one or more control parameters. After mixing, the measured concentration can be compared with the target concentration (or target concentration range) for adjustment of the control parameter, thereby recalibrating the control valve. As such, some embodiments may provide integrated inspection, failure analysis, and / or automatic correction during mixing.

いくつかの実施形態では、2つ以上の物質を可制御的に混合するようにそれぞれが構成された複数のモジュール式混合装置または混合デバイスを備える混合アセンブリが提供され得る。1つの例示的な直列アセンブリでは、各混合装置が、別の混合装置に直列で結合されて、他方の混合装置に混合物を供給し得るまたは他方の混合装置から混合物を受領し得る。そのため、このアセンブリによって、ある装置で生成された混合物を後段の装置における別の混合物の生成に使用することが可能となる。1つの例示的な並列アセンブリでは、アセンブリ中の混合装置は、相互に並列で結合されることにより、この装置の結果的に得られる混合物は、中心位置で収集され得る。そのため、このアセンブリによって、混合物生成量の増加が可能となる。いくつかの実施形態では、混合アセンブリ中の各モジュール式混合装置が、他の装置に差し込まれ得るまたは他の方法で結合され得ることにより全体的な混合物生成能力を増大させる、プラグ・アンド・プレイ構成を有してもよい。   In some embodiments, a mixing assembly may be provided that includes a plurality of modular mixing devices or mixing devices, each configured to controllably mix two or more substances. In one exemplary serial assembly, each mixing device may be coupled in series to another mixing device to supply the mixture to the other mixing device or receive the mixture from the other mixing device. Thus, this assembly allows a mixture produced in one device to be used to produce another mixture in a subsequent device. In one exemplary parallel assembly, the mixing devices in the assembly are coupled in parallel to one another so that the resulting mixture of the devices can be collected at a central location. Therefore, this assembly allows an increase in the amount of mixture produced. In some embodiments, each modular mixing device in the mixing assembly can be plugged into or otherwise coupled to other devices to increase the overall mix generation capability. You may have a structure.

濃度検出および構成物質供給調節のこの例示的な閉ループシステムは、リアルタイムで、すなわち混合プロセスの継続中に意図的な遅延を伴わずに混合プロセスを継続的にモニタリングおよび調節するために使用され得る。これにより、多数の高度な技術上および製造上のニーズに適した高精度混合が可能となる。モニタリングおよび制御のこの自動閉ループ性により、殆どまたは全く人間の介入を伴わない混合プロセスの実施が可能となり、これにより混合プロセスによる一貫した性能の実現および結果的に得られる混合物の組成の正確な制御が可能となり得る。さらに、例示的な実施形態における混合物または混合後物質の物理特徴または物理特性(光反射率、屈折率、温度、および濃度を含むがそれらに限定されない)の検出および使用により、入力物質の流量のみに基づき混合プロセスを調節する従来技術よりも高い精度による混合プロセスが可能となる。   This exemplary closed loop system of concentration detection and component supply adjustment can be used to monitor and adjust the mixing process in real time, i.e. without intentional delay during the mixing process. This allows high precision mixing suitable for a number of advanced technical and manufacturing needs. This automatic closed-loop nature of monitoring and control allows the implementation of a mixing process with little or no human intervention, thereby providing consistent performance with the mixing process and precise control of the resulting mixture composition. Can be possible. In addition, by detecting and using physical characteristics or physical properties (including but not limited to light reflectance, refractive index, temperature, and concentration) of the mixture or post-mixing material in exemplary embodiments, only the flow rate of the input material. The mixing process can be performed with higher accuracy than the prior art that adjusts the mixing process based on the above.

いくつかの例示的な混合装置は、従来の混合装置に必要とされた設置面積よりも小さな設置面積で動作可能である。例示的な混合装置の精度の高さおよび応答時間の短さにより、混合物または出力物質がその目標濃度に到達しつつある間の一時的な出力物質容器としての役割を果たす混合タンクを必要としない混合が可能となる。そのため、いくつかの実施形態は、無菌環境を必要とする製薬プロセスおよび/またはウェーハ製造プロセスの場合など、空間に限りのある場合に空間要件を下げることができる。   Some exemplary mixing devices can operate with a footprint that is smaller than that required for conventional mixing devices. The high accuracy and short response time of the exemplary mixing device eliminates the need for a mixing tank that serves as a temporary output material container while the mixture or output material is reaching its target concentration. Mixing is possible. As such, some embodiments can reduce space requirements when space is limited, such as in pharmaceutical and / or wafer manufacturing processes that require an aseptic environment.

いくつかの実施形態で実現され得る他の利点には、低コスト(例えば高精度な低コスト濃度センサの使用による)、電子機器、ファームウェア、およびソフトウェアの一体化、勾配までの時間の速さ、目標濃度までの時間の速さ(例えば混合装置が摩損を被ることにより経時的に変化し得る動的更新型制御パラメータの使用による)、信号解析(例えば時間、相互参照、平均化、バックグラウンド除去、正規化、および測定データへの他の操作)、同時的な重複性が可能となること、リアルタイム測定、電子機器の故障箇所の単一化、ファームウェア、パーツ削減(例えば混合タンクおよび/または液体流量センサの使用が不要となることによる)、より便利な通信のための物理的接続の減少、パッケージングの削減、漏出箇所および/または汚染箇所の減少、組立および検査の容易化、電子機器をフローセルから遠隔地に置き得ること、通信、データ管理、および信号解析用のI/Oの完全な一体化、バスアーキテクチャの単一化、電源の単一化、ならびにメモリに格納され処理回路により実行され得るマスターソフトウェアプログラムを実現する、一体型混合システムが含まれる。   Other advantages that may be realized in some embodiments include low cost (e.g., through the use of high accuracy, low cost concentration sensors), integration of electronics, firmware, and software, speed of time to gradient, Speed of time to target concentration (e.g. by using dynamically updated control parameters that can change over time due to wear of the mixing device), signal analysis (e.g. time, cross-reference, averaging, background removal) , Normalization, and other operations on measurement data), enabling simultaneous duplication, real-time measurement, unification of electronics faults, firmware, parts reduction (e.g. mixing tanks and / or liquids) Less use of flow sensors), reduced physical connections for more convenient communication, reduced packaging, reduced leakage and / or contamination Less assembly and inspection, electronics can be placed remotely from the flow cell, complete integration of I / O for communication, data management and signal analysis, single bus architecture, single power supply An integrated mixing system is included that implements a master software program that can be integrated and stored in memory and executed by processing circuitry.

例示的な混合方法、混合システム、混合装置、および混合アセンブリは、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、および15等を含むがそれらに限定されない任意の所望の数の物質を可制御的に混合するために使用され得る。   Exemplary mixing methods, mixing systems, mixing devices, and mixing assemblies include 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, etc. Any desired number of materials, not limited to, can be used to controllably mix.

例示的な混合方法、混合システム、混合装置、および混合アセンブリは、約1mL〜約500Lを含むがそれらに限定されない任意の適切な量の物質を混合するために使用され得るが、量はこの例示的な範囲に限定されない。例示的な混合領域(例えば図1aの交差領域112および混合後物質通路114などを含む)は、約1mL〜約500Lを含むがそれらに限定されない物質量を収容し得る。いくつかの例示的な混合領域は、約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300L、および任意の中間量等を含むがそれらに限定されない物質量を収容し得る。   Exemplary mixing methods, mixing systems, mixing devices, and mixing assemblies may be used to mix any suitable amount of material, including but not limited to about 1 mL to about 500 L, although the amounts are It is not limited to a specific range. Exemplary mixing regions (including, for example, the crossing region 112 of FIG. 1a and the post-mixing material passage 114) may contain amounts of material including, but not limited to, about 1 mL to about 500 L. Some exemplary mixing regions are about 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20 , 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270 280, 290, 300 L, and any intermediate amount, etc. may be accommodated.

上記の数値および範囲は例であり、本発明の範囲を限定するようには意図されない点が当業者には理解されよう。   Those skilled in the art will appreciate that the above numerical values and ranges are examples and are not intended to limit the scope of the invention.

この章では、例示的な実施形態の理解を促すためにいくつかの用語を定義する。   In this section, a number of terms are defined to facilitate understanding of exemplary embodiments.

本明細書における「物質」という用語は、任意のタイプの物理的な物または材料を指す。物質の例としては、化学物質(例えば独自の分子構成を有する物質など)、各元素、2つ以上の異なる化学元素を含む化学組成物、化学溶液、非化学物質および/または濃度センサにより測定され得る他のものが挙げられ得る。本明細書においては、例の多くは、液体の形態の物質に基づくが、実施形態は、任意の状態(例えば液体、固体、プラズマ、および/またはガスなど)の物質にも適応され得る。   As used herein, the term “substance” refers to any type of physical object or material. Examples of substances are measured by chemical substances (e.g. substances with a unique molecular structure), each element, chemical composition containing two or more different chemical elements, chemical solutions, non-chemical substances and / or concentration sensors. Others to obtain may be mentioned. Although many of the examples herein are based on materials in liquid form, embodiments may be applied to materials in any state (eg, liquid, solid, plasma, and / or gas, etc.).

本明細書における「混合物」および「混合後物質」という用語は、2つ以上の物質の混合の結果得られるものを同義的に指す。   As used herein, the terms “mixture” and “post-mixed substance” refer interchangeably to those resulting from the mixing of two or more substances.

本明細書における「液体流量制御器」および「液体流量制御装置」という用語は、入力流量を測定し、測定された入力流量に基づき入力流量を制御するように構成された装置を指す。そのため、液体流量制御器は、流量制御弁、流量センサ、および流量制御装置を備え得る。流量制御装置は、流量センサによる入力液体の流量測定値(例えば混合前測定値)に基づき流量制御弁を開閉し、これにより、入力液体が出力に追加される割合を制御する。しかし、入力液体の流量は、混合後濃度の大まかな示度に過ぎず、物質混合におけるその利用は、低コストの流量センサが入手可能であることに殆どの場合起因する。その意味において、実施形態は、低コストで高精度の濃度センサを備える混合装置に対応したものである。   As used herein, the terms “liquid flow controller” and “liquid flow control device” refer to a device configured to measure an input flow and control the input flow based on the measured input flow. Therefore, the liquid flow rate controller can include a flow rate control valve, a flow rate sensor, and a flow rate control device. The flow rate control device opens and closes the flow rate control valve based on the flow rate measurement value of the input liquid (for example, the measurement value before mixing) by the flow rate sensor, thereby controlling the rate at which the input liquid is added to the output. However, the flow rate of the input liquid is only a rough indication of the post-mixing concentration, and its use in substance mixing is mostly due to the availability of low cost flow sensors. In that sense, the embodiment corresponds to a mixing apparatus including a low-cost and high-precision concentration sensor.

本明細書における「測定データ」という用語は、測定され得る(例えば混合装置100に含まれ得る濃度センサ120および/または他のタイプのセンサによってなど)物質の任意の特性を指す。   As used herein, the term “measurement data” refers to any property of a substance that can be measured (eg, by a concentration sensor 120 and / or other types of sensors that can be included in the mixing device 100).

本明細書における「濃度データ」という用語は、第1の物質と1つまたは複数の他の物質との混合物である混合後物質中における第1の入力物質の濃度値を示唆するデータ(例えば光反射率および屈折率など)を指す。   As used herein, the term `` concentration data '' refers to data (e.g., light concentration) of a first input substance in a mixed substance that is a mixture of the first substance and one or more other substances. Reflectivity and refractive index).

本明細書における「制御パラメータ」という用語は、制御弁開口サイズと混合濃度との関係(例えばマッピングなど)を示唆および/または規定し得る1つまたは複数の定数および/または関数を指す。   As used herein, the term “control parameter” refers to one or more constants and / or functions that may suggest and / or define a relationship (eg, mapping) between control valve opening size and mixing concentration.

本明細書における「混合パラメータ」という用語は、モータ回転数と混合濃度との関係に影響し得る因子に対応する値を指す。   As used herein, the term “mixing parameter” refers to a value corresponding to a factor that can affect the relationship between motor speed and mixing concentration.

本明細書における「混合後濃度値」という用語は、単一の混合後濃度値または2つ以上の単一の濃度値の平均を指す。   As used herein, the term “post-mixing concentration value” refers to a single post-mixing concentration value or an average of two or more single concentration values.

本明細書における「セット」という用語は、1つまたは複数のアイテムの集合体を指す。   As used herein, the term “set” refers to a collection of one or more items.

本明細書における「複数」という用語は、2つ以上のアイテムを指す。   As used herein, the term “plurality” refers to two or more items.

本明細書における「均等な」および「実質的に均等な」という用語は、広く一般的な意味において、厳密な均等性またはある許容範囲内のおおよその均等性を互換的に指す。   As used herein, the terms “equivalent” and “substantially equivalent” interchangeably refer to exact equality or approximate equality within a certain tolerance in a broad and general sense.

本明細書における「同様の」および「実質的に同様の」という用語は、広く一般的な意味において、厳密な同一性またはある許容範囲内のおおよその同一性を互換的に指す。   As used herein, the terms “similar” and “substantially similar” interchangeably refer to exact identity or approximate identity within certain tolerances in a broad and general sense.

本明細書における「結合する」、「結合された」、「結合している」という用語は、2つ以上の構成要素間の直接的または間接的な連結を指す。例えば、第1の構成要素が、直接的にあるいは1つまたは複数の中間構成要素を介して第2の構成要素に結合され得る。   As used herein, the terms “coupled”, “coupled”, “coupled” refer to a direct or indirect connection between two or more components. For example, a first component can be coupled to a second component directly or via one or more intermediate components.

本明細書における「モジュール」という用語は、1つまたは複数の特定の機能を実施するように構成されたハードウェア、ソフトウェア、および/またはファームウェアを包含する。   As used herein, the term “module” includes hardware, software, and / or firmware configured to perform one or more specific functions.

本明細書における「コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ実行可能命令またはソフトウェアプログラムのエンコードのためにコントローラ、マイクロコントローラ、計算システム、または計算システムのモジュールがアクセスし得る、非一時的ストレージハードウェア、非一時的ストレージデバイス、または非一時的コンピュータシステムメモリを指す。「コンピュータ可読媒体」は、この媒体でエンコードされるコンピュータ実行可能命令またはソフトウェアプログラムを検索および/または実行するために、計算システムまたは計算システムのモジュールによりアクセスされ得る。非一時的コンピュータ可読媒体としては、1つまたは複数のタイプのハードウェアメモリ、非一時的有形媒体(例えば1つまたは複数の磁気ストレージディスク、1つまたは複数の光ディスク、1つまたは複数のUSBフラッシュドライブなど)、コンピュータシステムメモリまたはランダムアクセスメモリ(DRAM、SRAM、EDO RAMなど)および同様のものが挙げられ得るが、それらに限定されない。   The term “computer-readable medium” as used herein refers to non-transitory storage hardware that can be accessed by a controller, microcontroller, computing system, or module of a computing system for the encoding of computer-executable instructions or software programs. Refers to a non-transitory storage device or non-transitory computer system memory. A “computer-readable medium” may be accessed by a computing system or a module of a computing system to retrieve and / or execute computer-executable instructions or software programs encoded on the medium. Non-transitory computer readable media include one or more types of hardware memory, non-transitory tangible media (e.g., one or more magnetic storage disks, one or more optical disks, one or more USB flashes). Drive), computer system memory or random access memory (DRAM, SRAM, EDO RAM, etc.) and the like.

以下、図面を参照として例示的な実施形態を説明する。例示的な実施形態は、示される実施形態に限定されず、例示的なシステム、デバイス、および方法の構成要素は、以下に説明する示される実施形態に限定されない点が当業者には理解されよう。同様の数字は、全体を通じて同様の要素を指す。   Hereinafter, exemplary embodiments will be described with reference to the drawings. Those skilled in the art will appreciate that the exemplary embodiments are not limited to the illustrated embodiments, and that components of the exemplary systems, devices, and methods are not limited to the illustrated embodiments described below. . Like numbers refer to like elements throughout.

図1aは、いくつかの実施形態にしたがって構成された混合装置100の一例を示す。混合装置100は、第1の入力物質(「物質A」)を第2の入力物質(「物質B」)と組み合わせることにより目標濃度で出力物質を生成するように構成され得る。そのため、混合装置100は、物質A入力102、物質B入力104、および物質出力106を備え得る。物質A入力102は、物質Aを受領するように構成され得る。物質Aは、物質A入力102を通り進入した後に、物質A通路108を通り進み得る。物質B入力104は、物質Bを受領するように構成されてもよく、物質Bは、物質B通路110を通り進み得る。物質A通路108および物質B通路110は、交差領域112にて合流し、そこで物質Aおよび物質Bは、組み合わさって混合後物質を形成し、この混合後物質は、混合後物質通路114を通り進み得る。混合後(または「混合された」)物質は、次いで物質出力106にて出力され得る。   FIG. 1a shows an example of a mixing device 100 configured in accordance with some embodiments. The mixing device 100 may be configured to generate an output substance at a target concentration by combining a first input substance (“Substance A”) with a second input substance (“Substance B”). Thus, the mixing device 100 can include a substance A input 102, a substance B input 104, and a substance output 106. Substance A input 102 may be configured to receive substance A. Substance A may travel through substance A passage 108 after entering through substance A input 102. Substance B input 104 may be configured to receive substance B, which may travel through substance B passage 110. Substance A passage 108 and Substance B passage 110 merge at the intersection region 112, where substance A and substance B combine to form a mixed material, which after mixing passes through the material passage 114 after mixing. You can proceed. After mixing (or “mixed”) material may then be output at material output 106.

いくつかの実施形態では、入力物質の中の1つ(例えば物質A)が、一定の割合で流れるように構成され、その一方で他の入力物質(例えば物質B)が、混合装置100により制御される可変的割合で流れるように構成されてもよい。そのため、混合装置100は、可変流量を制御するために制御回路118、1つまたは複数の濃度センサ120、および制御弁122をさらに備え得る。   In some embodiments, one of the input substances (e.g. substance A) is configured to flow at a constant rate while the other input substance (e.g. substance B) is controlled by the mixing device 100. May be configured to flow at a variable rate. As such, the mixing device 100 can further include a control circuit 118, one or more concentration sensors 120, and a control valve 122 to control the variable flow rate.

制御回路118は、濃度センサ120および/または混合前制御弁122のハウジング内に備えられてもよい。追加的にはまたは代替的には、制御回路118の少なくとも一部分が、別個のハウジング内に備えられることにより、濃度センサ120および混合前制御弁122(以降では「制御弁」)と通信的に結合された独立した混合制御装置を形成することが可能である。制御回路118は、図10と関連してさらに論じられる。   The control circuit 118 may be provided within the housing of the concentration sensor 120 and / or the pre-mix control valve 122. Additionally or alternatively, at least a portion of the control circuit 118 is provided in a separate housing so that it is communicatively coupled to the concentration sensor 120 and the pre-mix control valve 122 (hereinafter “control valve”). It is possible to form an independent mixing controller. The control circuit 118 is further discussed in connection with FIG.

1つまたは複数の濃度センサ120は、測定データを判定するために、交差領域112にて、その付近にて、および/またはその下流にて出力物質をモニタリングする(例えば出力物質の光反射率、露点、温度、および/または任意の他の適切な変数を測定する)ように構成され得る。好ましくは、1つまたは複数のマイクロセンサが、交差領域に可能な限り近くに、しかし濃度検出前の物質の混合を確保するために交差領域から十分な距離だけ離れて配置される。1つの例示的な非限定的実施形態では、マイクロセンサは、交差領域から約1インチまたは約2インチの位置に配設され得る。これにより、混合プロセスと物質供給においてなされる任意の調節との間の緊密な連携が確保され、それにより、混合物のかなりの量が交差領域を流れ過ぎる前に、供給の調節によって混合プロセスに影響がもたらされる。結果として、混合物中の物質の濃度は、混合プロセス全体を通じて厳密に制御され、いくつかの実施形態では、混合タンクが不要となり得る。   One or more concentration sensors 120 monitor the output material at, near, and / or downstream at the intersection region 112 to determine measurement data (e.g., light reflectance of the output material, Measuring dew point, temperature, and / or any other suitable variable). Preferably, the one or more microsensors are placed as close as possible to the crossing area but at a sufficient distance from the crossing area to ensure mixing of the substance prior to concentration detection. In one exemplary non-limiting embodiment, the microsensor can be disposed about 1 inch or about 2 inches from the intersection region. This ensures a tight linkage between the mixing process and any adjustments made in the material supply, so that the adjustment of the supply affects the mixing process before a significant amount of the mixture flows over the crossing area. Is brought about. As a result, the concentration of substances in the mixture is tightly controlled throughout the mixing process, and in some embodiments, a mixing tank may be unnecessary.

本明細書における「測定データ」は、測定され得る(例えば混合装置100に含まれ得る濃度センサ120および/または他のタイプのセンサによってなど)物質の任意の特性を指す。制御回路118は、濃度センサ120により生成および転送される測定データに基づき出力された(例えば混合後)混合物質中の入力物質の濃度を判定するように構成され得る。代替的にはまたは追加的には、濃度センサ120は、混合物中の入力物質の濃度を判定し、制御回路118に濃度データを送信するように構成され得る。本明細書における「濃度データ」は、第1の物質と1つまたは複数の他の物質との混合物である混合後物質中の第1の入力物質の濃度値を示唆するデータ(例えば光反射率および屈折率など)を指す。例えば、制御回路118は、濃度センサ120から濃度データとして複数の濃度値を受領し得る。本明細書における「濃度値」は、図8および図9を参照として以下で論じるように、混合後濃度の基準として利用し得る単一の濃度値(例えばパーセンテージまたは重量%)を指し得る。代替的にはおよび/または追加的には、濃度値は、単一濃度値同士の平均を指し得る。   “Measurement data” herein refers to any property of a substance that can be measured (eg, by a concentration sensor 120 and / or other types of sensors that can be included in the mixing device 100). The control circuit 118 may be configured to determine the concentration of the input material in the mixed material that is output (eg, after mixing) based on the measurement data generated and transferred by the concentration sensor 120. Alternatively or additionally, the concentration sensor 120 may be configured to determine the concentration of the input substance in the mixture and send concentration data to the control circuit 118. As used herein, `` concentration data '' is data that suggests a concentration value of a first input substance in a mixed substance that is a mixture of the first substance and one or more other substances (e.g., light reflectance And refractive index). For example, the control circuit 118 can receive a plurality of density values as density data from the density sensor 120. As used herein, “concentration value” may refer to a single concentration value (eg, percentage or weight%) that can be utilized as a basis for post-mixing concentration, as discussed below with reference to FIGS. Alternatively and / or additionally, the concentration value may refer to the average of a single concentration value.

制御回路118は、接続部124を経由して濃度データおよび/または測定データを受領するために濃度センサ120に通信接続され得る。接続部124は、直接接続(例えばツイスト対線、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、Bluetooth(登録商標)接続、および/または2つのデバイス間で直接的に確立され得る任意の他のタイプの接続など)、および/または間接接続(例えばルータおよび/または他のタイプの別個の通信デバイスを使用する任意のタイプの接続など)を含み得る。いくつかの実施形態では、制御回路118および濃度センサ120は、同様に任意のタイプの有線通信手段または無線通信手段を介して直接的におよび/または間接的に通信し得る。そのため、本明細書において論じる構成要素は、本明細書において論じる機能を実施するために必要とされる任意のハードウェア、ソフトウェア、および/またはファームウェアを含み得る。例えば、本明細書において論じる構成要素は、直接的に、および/またはインターネットなどのパブリックネットワーク、イントラネットなどのプライベートネットワーク、もしくはそれらの組合せを含み得る、ならびにTCP/IPベースネットワークプロトコルを含むがそれに限定されない現行で利用可能なまたは後に展開される様々なネットワークプロトコルを利用し得るネットワークを使用して接続され得る。いくつかの実施形態では、制御回路118および濃度センサ120は、直列データ転送および/または並列データ転送などの通信プロトコルを介して通信し得る。他の通信インターフェースが、ポイント・ツー・ポイント・プロトコル、オンデマンドプロトコル、固定伝送プロトコル、またはカスタム通信プロトコルを含んでもよい。そのため、制御回路118は、いくつかの実施形態ではハウジングとは別個であってもよく、および/または濃度センサ120から遠隔地に位置してもよい。   The control circuit 118 may be communicatively connected to the concentration sensor 120 to receive concentration data and / or measurement data via the connection 124. Connection 124 is a direct connection (e.g., twisted pair, fiber optic cable, coaxial cable, Bluetooth connection, and / or any other type of connection that can be established directly between the two devices). And / or indirect connections (eg, any type of connection using routers and / or other types of separate communication devices, etc.). In some embodiments, the control circuit 118 and the concentration sensor 120 may communicate directly and / or indirectly via any type of wired or wireless communication means as well. As such, the components discussed herein may include any hardware, software, and / or firmware required to perform the functions discussed herein. For example, the components discussed herein may include directly and / or public networks such as the Internet, private networks such as intranets, or combinations thereof, and include but are not limited to TCP / IP-based network protocols. It may be connected using a network that may utilize various network protocols that are not currently available or later deployed. In some embodiments, the control circuit 118 and the concentration sensor 120 may communicate via a communication protocol such as serial data transfer and / or parallel data transfer. Other communication interfaces may include point-to-point protocols, on-demand protocols, fixed transmission protocols, or custom communication protocols. As such, the control circuit 118 may be separate from the housing in some embodiments and / or located remotely from the concentration sensor 120.

上記で論じたように、制御回路118は、接続部124を経由して濃度センサ120から濃度データおよび/または測定データを受領するように構成され得る。濃度データは、測定データにより生成され得るが、本明細書において論じる同様の全てのデータが、任意の適切なプロトコルおよび/または接続を使用して信号(例えば濃度データに関する濃度信号および測定データに関する測定信号など)として転送されてもよい。   As discussed above, the control circuit 118 may be configured to receive density data and / or measurement data from the density sensor 120 via the connection 124. Concentration data can be generated from measurement data, but all similar data discussed herein can be generated using any suitable protocol and / or connection for signals (e.g., concentration signals for concentration data and measurements for measurement data). Signal) or the like.

制御弁122は、制御回路118からの命令に基づき物質B通路110中で調節可能な「隘路」を形成するように構成され得る。この隘路のサイズは、物質Bの流量に影響し、隘路がより小さいほど結果としてより低速の流量が得られる一方で、隘路がより大きいほど結果としてより高速の流量が得られる。いくつかの実施形態では、制御弁122は、アクチュエータおよび針を備え得る。例えば、アクチュエータは、正確かつ制御された量だけ回転するように構成された(例えばウォーム歯車を使用しておよび制御回路118の指示の下で)ステップモータであってもよい。ステップモータの回転により、針は、可制御的に物質B通路110内に突出する(例えば第1の方向へのステップモータの回転により)および物質B通路110から引き戻る(例えば第1の方向とは逆の第2の方向へのステップモータの回転により)、したがって制御弁の開口サイズをそれぞれ縮小および拡大するように構成され得る。しかし、事実上、物質B通路110内の物質Bの流量を可制御的に変更可能である任意の適切な技術を利用し得る。例えば、制御弁122は、空気圧駆動または圧電駆動であってもよい。   The control valve 122 may be configured to form an adjustable “bottle” in the substance B passage 110 based on instructions from the control circuit 118. The size of this bottleneck affects the flow rate of substance B, the smaller the bottleneck, the lower the resulting flow rate, while the larger bottleneck results in the higher flow rate. In some embodiments, the control valve 122 may comprise an actuator and a needle. For example, the actuator may be a step motor (eg, using a worm gear and under the direction of the control circuit 118) configured to rotate by an accurate and controlled amount. With the rotation of the step motor, the needles controllably project into the substance B passage 110 (e.g. by rotation of the step motor in the first direction) and withdraw back from the substance B passage 110 (e.g. Can be configured to reduce and enlarge the opening size of the control valve, respectively, by rotation of the step motor in the opposite second direction). However, virtually any suitable technique that can controllably change the flow rate of substance B in substance B passage 110 may be utilized. For example, the control valve 122 may be pneumatically driven or piezoelectrically driven.

上記の例は、本明細書においてしばしば参照されるが、制御弁122は、物質がシステム100を通して移動される結果をもたらす任意の適切な構成要素を備えることが可能である。例えば、制御弁122は、加圧下にある特定量の液体を弁の開閉度合いに応じて通過させ得る弁を備え得る。追加的にはまたは代替的には、制御弁122は、ポンプ、ファン、および/または物質の移動を生じさせるおよび/または物質の圧力を生成するように構成された任意の他の装置を備えることが可能である。例えば、制御弁122は、いかなる実際の弁も有さず、代わりに所与の時間間隔でどれだけポンプ送給できるかで物質Aの流量を制御するように構成されたポンプシステムであってもよい。別の例としては、制御弁122は、物質Aが重力の結果として流れる割合を制御するように構成された弁である。   Although the above examples are often referred to herein, the control valve 122 may comprise any suitable component that results in the substance being moved through the system 100. For example, the control valve 122 may include a valve that allows a specific amount of liquid under pressure to pass depending on the degree of opening and closing of the valve. Additionally or alternatively, the control valve 122 comprises a pump, fan, and / or any other device configured to cause movement of the substance and / or generate pressure of the substance. Is possible. For example, the control valve 122 may be a pump system that does not have any actual valve, but instead is configured to control the flow rate of substance A by how much it can be pumped at a given time interval. Good. As another example, control valve 122 is a valve configured to control the rate at which substance A flows as a result of gravity.

いくつかの実施形態では、制御回路118、濃度センサ120、および制御弁122は、閉ループ制御システムとして構成され得る。以下でさらに詳細に論じるように、制御回路118は、混合物質の目標濃度を決定、格納、および/または受領するように構成され得る。濃度センサ120は、混合物質が混合物質通路114を通り流れる際に、リアルタイムで混合物質を測定するように構成され得る。混合物質の第1の測定(または第1の測定セット)に基づき、制御回路118は、混合濃度が目標濃度にないまたは目標濃度範囲内にないという判定がなされた場合など(例えば混合濃度が許容誤差範囲外である場合など)に、制御弁122を調節するように構成され得る。例えば、制御回路118は、制御弁122を調節するために使用され得る混合濃度と目標濃度との間の差に基づきフィードバック制御値を決定し得る。制御弁122を調節することにより、結果として物質B通路110内の流量に変化がもたらされ得る。さらに、これにより、混合物質通路114を通り流れる混合物質の濃度が変化し、これが、第2の測定(または測定セット)を介して濃度センサ120により検出され得る。したがって、制御回路118は、新たな濃度が目標濃度ではないと判定された場合に、第2のフィードバック制御値(例えばステップモータのある回転数など)を決定するおよび/または制御弁122を再調節するように構成され得る。このプロセスは、目標濃度が達成されるおよび/または新たな目標濃度が求められるまで繰り返され得る。このプロセスにより、混合装置100のフィードバック制御値に濃度を関連付ける1つまたは複数の制御パラメータ(例えば定数および/または関数)が生成および更新され得る。   In some embodiments, the control circuit 118, the concentration sensor 120, and the control valve 122 may be configured as a closed loop control system. As discussed in further detail below, the control circuit 118 may be configured to determine, store, and / or receive a target concentration of the mixed material. The concentration sensor 120 may be configured to measure the mixed material in real time as the mixed material flows through the mixed material passage 114. Based on the first measurement (or first measurement set) of the mixed substance, the control circuit 118 determines that the mixed concentration is not at the target concentration or not within the target concentration range (e.g., the mixed concentration is acceptable). The control valve 122 may be configured to adjust when it is out of error range). For example, the control circuit 118 may determine a feedback control value based on a difference between a mixed concentration that can be used to adjust the control valve 122 and a target concentration. Adjusting the control valve 122 can result in a change in the flow rate in the substance B passage 110. Furthermore, this changes the concentration of the mixed substance flowing through the mixed substance passage 114, which can be detected by the concentration sensor 120 via the second measurement (or measurement set). Therefore, the control circuit 118 determines a second feedback control value (e.g., a certain rotational speed of the step motor) and / or readjusts the control valve 122 when it is determined that the new concentration is not the target concentration. Can be configured to. This process can be repeated until the target concentration is achieved and / or a new target concentration is determined. This process may generate and update one or more control parameters (eg, constants and / or functions) that relate the concentration to the feedback control value of the mixing device 100.

いくつかの実施形態では、各測定および調節サイクルが、任意の適切な時間間隔内で(例えば約100ミリ秒未満、約10ミリ秒未満、約1ミリ秒未満、約1秒ごと、および約10秒ごと等)実施され、これにより目標濃度または目標濃度範囲を厳密に(例えば約0.001重量%内など)達成する(1つまたは複数の誤差範囲内で、この例は以下で論じる)ための比較的高速の応答時間が可能となり得る(例えば1日1回の較正プロトコルなどに比べて)。そのため、いくつかの実施形態は、混合後濃度センサを備え、このセンサは、少なくとも1つの他の物質と混合される少なくとも1つの物質の量を制御するように特別に構成された制御回路(プロセッサおよび他のハードウェアを含む)によって入力として受領し得る出力信号を生成する。   In some embodiments, each measurement and adjustment cycle is within any suitable time interval (e.g., less than about 100 milliseconds, less than about 10 milliseconds, less than about 1 millisecond, about every 1 second, and about 10 Comparison to achieve a target concentration or target concentration range (e.g., within about 0.001 wt%) (within one or more error ranges, this example is discussed below). Fast response times may be possible (eg compared to a once a day calibration protocol). As such, some embodiments include a post-mixing concentration sensor that is specifically configured to control the amount of at least one substance mixed with at least one other substance (processor). And other hardware) to generate an output signal that can be received as input.

いくつかの実施形態では、濃度センサ120は、濃度、温度、露点、および/または任意の他の物理特性などの混合物質の特徴的な物理特性を測定する(または判定のために測定を行う)ように構成され得る。上記で論じたように、入力物質の流量(例えば液体流量制御装置および/または他のタイプの流量測定センサにより測定され得るような)は、単位時間あたりに所与の表面を通過する入力物質の量のみを示す。そのため、2つ以上の入力物質の流量は、混合後出力濃度の大まかな示度をもたらし得るに過ぎない。その意味において、入力物質の流量を測定する流量センサではなく、混合後出力の特徴的な物理特性を測定する濃度センサ120を使用することにより、さらに高い混合精度が達成され得る。 In some embodiments, the concentration sensor 120 measures characteristic physical properties of the mixed material, such as concentration, temperature, dew point, and / or any other physical property (or takes measurements for determination). Can be configured as follows. As discussed above, the flow rate of the input material (e.g. as measured by a liquid flow controller and / or other type of flow measurement sensor) Only the amount is shown. Thus, the flow rate of two or more input substances can only give a rough indication of the output concentration after mixing. In that sense, even higher mixing accuracy can be achieved by using a concentration sensor 120 that measures the characteristic physical properties of the output after mixing rather than a flow sensor that measures the flow rate of the input material.

濃度センサ120のいくつかの実施形態は、例えば混合物質の光反射率(REF)および温度などを測定するように構成されてもよく、これらは次いで、混合物質中の1つまたは複数の物質の濃度の判定のために使用され得る。そのため、濃度センサ120は、混合物質のREFを判定するように構成された1つまたは複数の光センサと、温度を測定するように構成された1つまたは複数のサーミスタ(および/または1つまたは複数の温度計)とを備えてもよい。 Some embodiments of the concentration sensor 120 may be configured to measure, for example, the light reflectivity (REF) and temperature of a mixed material, which may then be used for one or more materials in the mixed material. Can be used for concentration determination. As such, the concentration sensor 120 includes one or more optical sensors configured to determine the REF of the mixed material and one or more thermistors (and / or one or more) configured to measure temperature. A plurality of thermometers).

図2は、いくつかの実施形態にしたがって構成された、濃度センサ120において使用され得る光センサ200の一例を示す。いくつかの実施形態では、濃度センサ120は、光センサによる測定値に基づき混合物質の屈折率(IoR)を、およびそれにより濃度を判定するように構成されたセンサ制御回路をさらに備え得る。そのため、光センサ200は、小型化された、高精度の(約0.001重量%)、高速応答時間の(約1ミリ秒)IoRベース濃度センサであってもよい。 FIG. 2 illustrates an example of an optical sensor 200 that can be used in the concentration sensor 120 configured in accordance with some embodiments. In some embodiments, the concentration sensor 120 may further comprise a sensor control circuit configured to determine the refractive index (IoR) of the mixed material and thereby the concentration based on measurements by the optical sensor. Thus, the optical sensor 200 may be a miniaturized, highly accurate (about 0.001 wt%), fast response time (about 1 millisecond) IoR-based concentration sensor.

図2および図3を参照すると、光源202から放出される光は、混合物質と接触状態にあり得る窓204(例えばサファイア窓)に入射する。様々な実施形態によれば、混合物質は、静止状態または流動状態にあってもよい。光線は、窓204および窓/物質界面206の感知表面を含む界面からマルチチャネル光子検出器208へと反射される。上記で論じたように、光反射率データは、REFジオメトリを利用して生成され得る。反射率データは、窓/物質界面206間の光学的密度の変化に敏感である。したがって、窓204と接触状態にある混合物質の光学的密度は、測定された反射率に直接的に相関する。光学的密度がIoRに直接的に相関するため、IoRおよびしたがって窓204と接触状態にある混合物質の濃度は、光反射率データから判定され得る。   Referring to FIGS. 2 and 3, light emitted from the light source 202 is incident on a window 204 (eg, a sapphire window) that may be in contact with the mixed material. According to various embodiments, the mixed material may be stationary or flowing. Light rays are reflected from the interface including the sensing surface of the window 204 and the window / material interface 206 to the multichannel photon detector 208. As discussed above, light reflectance data can be generated utilizing REF geometry. The reflectance data is sensitive to changes in optical density between the window / material interface 206. Thus, the optical density of the mixed material in contact with the window 204 is directly correlated to the measured reflectance. Since the optical density directly correlates to IoR, the concentration of the mixed material in contact with IoR and thus the window 204 can be determined from the light reflectance data.

図2を参照すると、濃度センサ200は、光源202、サーミスタ210、および基板212(例えばプリント回路基板(PCB))に結合されたマルチチャネル光子検出器208と、窓204上の第2のサーミスタ214、ミラー216、ガラス(または他の適切な材料の)窓218(任意)、および窓204(サファイア、石英、ガラス、およびホウケイ酸ガラス等の任意の適切な誘電体材料から作製され得る)とを備え得る。いくつかの実施形態では、メモリチップ220および偏光子222もまた(任意に)含まれ得る。光源202、マルチチャネル光子検出器208、およびサーミスタ210を含む濃度センサ200の電気光学構成要素は、台形形状光学ハウジング224で囲まれ、基板212の内側表面226に結合され得る。複数の導電リード線228が、基板212の外側表面230に結合され得る。   Referring to FIG. 2, the concentration sensor 200 includes a light source 202, a thermistor 210, a multi-channel photon detector 208 coupled to a substrate 212 (e.g., a printed circuit board (PCB)), and a second thermistor 214 on the window 204. Mirror 216, glass (or other suitable material) window 218 (optional), and window 204 (can be made from any suitable dielectric material such as sapphire, quartz, glass, and borosilicate glass). Can be prepared. In some embodiments, a memory chip 220 and a polarizer 222 may also (optionally) be included. The electro-optic components of the concentration sensor 200 including the light source 202, the multi-channel photon detector 208, and the thermistor 210 may be surrounded by a trapezoidal shaped optical housing 224 and coupled to the inner surface 226 of the substrate 212. A plurality of conductive leads 228 can be coupled to the outer surface 230 of the substrate 212.

いくつかの実施形態では、光源202は、発光ダイオード(LED)であってもよく、窓204は、サファイアから構成されてもよい。第2のサーミスタ214は、便宜的に窓204の表または裏に装着されてもよい。また、第2のサーミスタ214は、窓204の内側に、または感知表面206にてもしくはその付近にて混合物質と接触状態に配置されてもよい。   In some embodiments, the light source 202 may be a light emitting diode (LED) and the window 204 may be composed of sapphire. The second thermistor 214 may be attached to the front or back of the window 204 for convenience. The second thermistor 214 may also be placed in contact with the mixed material inside the window 204 or at or near the sensing surface 206.

窓204は、混合物質と直接接触状態に配置され得る。いくつかの実施形態では、窓204は、機械的強度、物質に対する腐食耐性および引っかき抵抗性、耐久性、光学的品質、加圧下強度、機械加工性、および入手のしやすさをもたらすサファイアから作製され得る。窓204は、光学ハウジング224にまたはガラス窓218に接着され得る(例えば光学エポキシまたは任意の他の光学的に適した材料を介してなど)。さらに、窓204は、光源202からの光を混合物質中へと完全に通過させ得るのに十分な低さの密度を有する材料の薄層(約20〜100Å)で覆われ得る。この薄いコーティングは、損傷または劣化から窓204の表面をさらに保護し、したがって濃度センサ200の耐用寿命を延ばし得る。   The window 204 can be placed in direct contact with the mixed material. In some embodiments, the window 204 is made of sapphire that provides mechanical strength, corrosion and scratch resistance to materials, durability, optical quality, strength under pressure, machinability, and accessibility. Can be done. The window 204 can be glued to the optical housing 224 or to the glass window 218 (eg, via optical epoxy or any other optically suitable material). Further, the window 204 can be covered with a thin layer of material (about 20-100 Å) having a density low enough to allow the light from the light source 202 to pass completely into the mixed material. This thin coating may further protect the surface of the window 204 from damage or degradation and thus extend the useful life of the concentration sensor 200.

上記で論じたように、濃度センサ120は、センサ制御回路をさらに備え得る(例えば光センサ200に加えて)。センサ制御回路は、良好な濃度データおよび/または測定データの取得および/または通知として光センサ200を動作させるように構成され得る。例えば、センサ制御回路は、数値的方法を利用して、光センサ200から受領したREFデータおよび/または温度データからIoRを、およびしたがって物質濃度を引き出すように構成され得る。さらに、センサ制御回路は、光センサ200から(例えば導電リード線228を経由して)受領した「未加工」データ信号に対して数値演算を実施することにより、未加工データ信号を制御回路118にとって適切な形態に変更し得る。これらの数値演算としては、バックグラウンド除去および正規化、ならびに測定データ平均化等が挙げられ得るがそれらに限定されない。いくつかの実施形態では、センサ制御回路および/またはその機能の中の少なくともいくつかが、ファームウェアおよび/または集積回路に実装され得る。代替的にはおよび/または追加的には、制御回路118は、センサ制御回路に関連して本明細書において論じる1つまたは複数の機能を実施するように構成され得る。同様に、センサ制御回路は、制御回路118に関連して本明細書において論じる1つまたは複数の機能を実施するように構成され得る。 As discussed above, the concentration sensor 120 may further comprise a sensor control circuit (eg, in addition to the light sensor 200). The sensor control circuit may be configured to operate the optical sensor 200 as acquisition and / or notification of good density data and / or measurement data. For example, the sensor control circuit may be configured to derive IoR and thus substance concentration from REF data and / or temperature data received from the optical sensor 200 using a numerical method. In addition, the sensor control circuit performs a numerical operation on the “raw” data signal received from the optical sensor 200 (eg, via the conductive lead 228) to pass the raw data signal to the control circuit 118. It can be changed to an appropriate form. These numerical operations can include, but are not limited to, background removal and normalization, and measurement data averaging. In some embodiments, at least some of the sensor control circuitry and / or its functionality may be implemented in firmware and / or integrated circuits. Alternatively and / or additionally, control circuit 118 may be configured to perform one or more functions discussed herein in connection with the sensor control circuit. Similarly, sensor control circuitry may be configured to perform one or more functions discussed herein in connection with control circuitry 118.

混合物中の物質の濃度を判定するための任意の適切な技術が利用されてもよい。濃度を判定するための構造体および技術のいくつかの例が、2008年1月15日に発行された「Apparatus for a Liquid Chemical Concentration Analysis System」と題する同一出願人による米国特許第7,319,523号と、2010年11月25日に公開された「Sensing System and Method」と題する同一出願人による米国特許出願公開第2010/0296079号とでさらに詳細に論じられている。上記で参照した両特許文献の全内容が、参照により本明細書に明確に組み込まれる。さらに、伝導率分光法、超音波分光法、紫外可視分光法、および近赤外分光法、電気化学反応、ならびに表面プラズモン共鳴などを含むがそれらに限定されない、REF技術および/またはIoR技術を利用しない濃度センサもまた使用し得る点が理解される。   Any suitable technique for determining the concentration of a substance in the mixture may be utilized. Some examples of structures and techniques for determining concentration include US Pat.No. 7,319,523 by the same applicant entitled “Apparatus for a Liquid Chemical Concentration Analysis System” issued on January 15, 2008, and Discussed in more detail in US Patent Application Publication No. 2010/0296079 by the same applicant entitled “Sensing System and Method” published November 25, 2010. The entire contents of both patent documents referenced above are expressly incorporated herein by reference. In addition, use REF and / or IoR technologies, including but not limited to conductivity spectroscopy, ultrasound spectroscopy, UV-visible spectroscopy, and near-infrared spectroscopy, electrochemical reactions, and surface plasmon resonance It will be appreciated that non-concentration sensors can also be used.

混合装置100などのいくつかの一体型実施形態は、混合、調合、添加、ならびに他のモニタ制御機能および用途のための非一体型システムと比較すると、より少ない液体量を使用し、より少ない廃棄をもたらし得る。例えば、液体流量制御装置は、混合物質を受領するための容器として機能する混合タンクを必要とし得る。液体流量制御装置の応答時間が低速であるため(例えばより低速な流量測定と、測定された混合後出力濃度と入力物質流量との間の直接フィードバックループの欠如とにより引き起こされ得るような)、混合液体が目標濃度に達しつつある間に、より大量の混合液体が混合タンク内に一時的に貯蔵され得る。そのため、混合装置100は、液体流量制御装置よりも迅速な応答時間を実現することにより、可能な限り最小量が必要とされる製造用途およびプロセス用途のための物質量の削減が可能となり得る。また、混合タンクを用いないことにより、混合装置100は、液体流量制御装置よりも小さな設置面積を有し得る。その意味において、混合装置100のいくつかの実施形態は、目標濃度が達成されるまで混合後出力化学物質を貯蔵するように構成された混合タンクを備えなくてもよい。   Some integrated embodiments, such as the mixing device 100, use less liquid and consume less when compared to non-integrated systems for mixing, blending, adding, and other monitor control functions and applications Can bring For example, the liquid flow control device may require a mixing tank that functions as a container for receiving the mixed material. Because of the slow response time of the liquid flow controller (e.g., as can be caused by a slower flow measurement and the lack of a direct feedback loop between the measured post-mix output concentration and the input material flow) Larger amounts of mixed liquid can be temporarily stored in the mixing tank while the mixed liquid is reaching the target concentration. As such, the mixing device 100 may be able to reduce the amount of material for manufacturing and process applications where the smallest possible amount is required by providing a faster response time than the liquid flow control device. Further, by not using the mixing tank, the mixing device 100 can have a smaller installation area than the liquid flow rate control device. In that sense, some embodiments of the mixing device 100 may not include a mixing tank configured to store the output chemical after mixing until a target concentration is achieved.

図1bは、いくつかの実施形態にしたがって構成された一例の混合装置130を示す。混合装置100の構成要素に関して上記で論じたことは、混合装置130にも該当し得るものであり、本開示を過度に複雑化させるのを避けるために繰り返さない。これに関連して、同様の参照数字は、本論を通じて同様の構成要素を指すために使用される。混合装置130は、制御弁132をさらに備えてもよく、これは制御弁122と同様のものであってもよい。例えば、制御弁132は、制御回路118と通信接続され、閉ループ制御システムの一部として使用され得る。   FIG. 1b illustrates an example mixing device 130 configured in accordance with some embodiments. What has been discussed above regarding the components of the mixing device 100 may also apply to the mixing device 130 and will not be repeated to avoid overly complicating the present disclosure. In this regard, like reference numerals are used throughout this discussion to refer to like components. The mixing device 130 may further include a control valve 132, which may be similar to the control valve 122. For example, the control valve 132 can be in communication with the control circuit 118 and used as part of a closed loop control system.

いくつかの実施形態では、制御弁132は、制御回路118からの命令に基づき物質A通路108内に調節可能な「隘路」を形成するように構成され得る。そのため、制御回路118は、各物質通路(例えば物質A通路108および/または物質B通路110など)に1つまたは複数の弁を備える複数の制御弁を制御するように構成され得る。いくつかの実施形態では、制御回路118は、混合後出力物質が目標濃度にない場合に、制御弁122の代わりにおよび/または追加として制御弁132を調節するように構成され得る。   In some embodiments, the control valve 132 may be configured to form an adjustable “bottle” in the substance A passage 108 based on instructions from the control circuit 118. As such, the control circuit 118 may be configured to control a plurality of control valves with one or more valves in each material passage (eg, the material A passage 108 and / or the material B passage 110). In some embodiments, the control circuit 118 may be configured to adjust the control valve 132 instead of and / or in addition to the control valve 122 when the mixed output material is not at the target concentration.

図1cは、いくつかの実施形態にしたがって構成された一例の混合装置140を示す。混合装置140は、濃度制御装置142および144を備える。濃度センサ120から受領した濃度データおよび/または測定データに基づき、濃度制御装置142は制御弁122を調節するように構成され、濃度制御装置144は制御弁132を調節するように構成され得る。その意味において、いくつかの実施形態は、種々の制御弁セットを制御するように構成された2つ以上の濃度制御装置を備え得る。   FIG. 1c illustrates an example mixing device 140 configured in accordance with some embodiments. The mixing device 140 includes concentration control devices 142 and 144. Based on the concentration data and / or measurement data received from the concentration sensor 120, the concentration controller 142 may be configured to adjust the control valve 122 and the concentration controller 144 may be configured to adjust the control valve 132. In that sense, some embodiments may comprise two or more concentration control devices configured to control various control valve sets.

図4は、いくつかの実施形態にしたがって構成された一例の混合装置400を示す。混合装置400は、ミキサ402をさらに備え得る。ミキサ402は、混合物質の混合後測定前に、(例えば物質Aおよび物質Bの)適切な物質混合を確実に行うように構成され得る。そのため、ミキサ402は、物質Aおよび物質Bが組み合わされて混合物質を形成し得る交差領域112と、混合物質が測定され得る濃度センサ120との間に配置され得る。   FIG. 4 illustrates an example mixing device 400 configured in accordance with some embodiments. The mixing device 400 can further include a mixer 402. The mixer 402 may be configured to ensure proper substance mixing (eg, substance A and substance B) prior to measurement after mixing of the mixed substances. Therefore, the mixer 402 can be disposed between the intersection region 112 where the substance A and the substance B can be combined to form a mixed substance and the concentration sensor 120 where the mixed substance can be measured.

いくつかの実施形態では、ミキサ402は、混合物質がミキサ402を通り流れる際に混合物質を摂動させるように構成された静的ミキサを備え得る。例えば、静的ミキサは、混合物質がミキサ402を通り流れる際に混合物質を部分的に遮るおよび/または送る1つまたは複数の固定バッフルを備え得る。代替的にはまたは追加的には、ミキサ402は、ミキサ402内で動いて(例えば旋回しておよび振動して等)混合物質を摂動させる1つまたは複数の攪拌機などの非静的ミキサを備え得る。そのため、適切な物質混合に適した任意の技術がミキサ402と共に利用し得る点が理解される。さらに、交差領域112に位置決めされる任意のデバイスなどの、本明細書において開示される例の混合装置のいずれもが、ミキサ402を備えてもよく、ミキサ402は、任意の他のタイプのミキサを備えてもまたはそれと置換されてもよい。   In some embodiments, the mixer 402 may comprise a static mixer configured to perturb the mixed material as it flows through the mixer 402. For example, a static mixer may include one or more stationary baffles that partially obstruct and / or route the mixed material as it flows through the mixer 402. Alternatively or additionally, the mixer 402 comprises a non-static mixer such as one or more agitators that move within the mixer 402 (e.g., swirl and vibrate, etc.) to perturb the mixed material. obtain. As such, it is understood that any technique suitable for proper material mixing can be utilized with the mixer 402. Further, any of the example mixing devices disclosed herein, such as any device positioned in the intersection region 112, may comprise a mixer 402, which may be any other type of mixer. Or may be substituted for it.

図5は、いくつかの実施形態にしたがって構成された第1の入力物質、第2の入力物質、および第3の入力物質(それぞれ「物質A」、「物質B」、および「物質C」)を混合するように構成された例の混合装置500および502を示す。そのため、2つの物質を混合するようにそれぞれ構成された2つ以上の混合装置(例えば混合装置500および502)が、3つ以上の物質を混合するように連結され得る。   FIG. 5 illustrates a first input substance, a second input substance, and a third input substance (“Substance A”, “Substance B”, and “Substance C”, respectively) configured according to some embodiments. FIG. 2 shows example mixing devices 500 and 502 configured to mix As such, two or more mixing devices (eg, mixing devices 500 and 502) each configured to mix two materials can be coupled to mix three or more materials.

例えば、混合装置500の物質A入力504は、物質Aを受領するように構成され、この物質Aは、物質A通路506を通り進み得る。物質B入力508は、物質Bを受領するように構成され、この物質Bは、物質B通路510を通り進み、交差領域512で物質Aと組み合わされて、第1の混合物質を形成し得る。第1の混合物質は、物質出力514を経由して混合装置500から出力され得る。   For example, the substance A input 504 of the mixing device 500 may be configured to receive substance A, which may travel through the substance A passage 506. Material B input 508 is configured to receive material B, which may travel through material B passageway 510 and combine with material A at intersection region 512 to form a first mixed material. The first mixed material can be output from the mixing device 500 via the material output 514.

物質Cを第1の混合物質と混合するために、物質出力514は、混合装置502の第1の混合物質入力516に連結され得る。第1の混合物質は、第1の混合物質入力516を介して進入すると、第1の混合物質通路518を通り進み得る。物質C入力520は、物質Cを受領するように構成され、この物質Cは、物質C通路522を通り進み、交差領域524で第1の混合物質と組み合わされて第2の混合物質(例えば所望の濃度の物質A、B、およびCを含む)を形成し得る。第2の混合物質は、物質出力526を経由して混合装置502から出力され得る。   In order to mix material C with the first mixed material, the material output 514 may be coupled to the first mixed material input 516 of the mixing device 502. When entering the first mixed material via the first mixed material input 516, the first mixed material may travel through the first mixed material passage 518. Substance C input 520 is configured to receive substance C, which passes through substance C passage 522 and is combined with a first mixed substance at intersection region 524 to form a second mixed substance (e.g., a desired substance). Concentration of substances A, B, and C). The second mixed material can be output from the mixing device 502 via the material output 526.

また図5に示すように、混合装置500および502はそれぞれ、固有の制御回路528および530を備え得る。かかる構成により、混合装置は、最終混合物質において望まれる入力物質数に基づき追加または削減され得る拡張性モジュールとしての役割を果たすことが可能となり得る。しかし、いくつかの実施形態では、2つ以上の混合装置が制御回路を共有してもよい点が理解される。例えば、共有制御回路は、混合装置の一方のハウジング内に配置されてもよく、および/または混合装置から遠隔地に位置してもよい。   Also, as shown in FIG. 5, the mixing devices 500 and 502 may include unique control circuits 528 and 530, respectively. Such a configuration may allow the mixing device to serve as an expandable module that can be added or reduced based on the number of input materials desired in the final mixed material. However, it will be appreciated that in some embodiments, two or more mixing devices may share a control circuit. For example, the shared control circuit may be located in one housing of the mixing device and / or located remotely from the mixing device.

いくつかの実施形態では、濃度センサ532は、第1の混合物質を測定することにより濃度データおよび/または測定データを生成し、この濃度データおよび/または測定データを制御回路528に送信するように構成され得る。濃度センサ534は、最終混合物質を測定することにより濃度データおよび/または測定データを生成し、この濃度データおよび/または測定データを制御回路530に送信するように構成され得る。そのため、濃度センサ532および534は、各物質間で混合が行われつつある間に、濃度データおよび/または測定データを制御回路に継続的にリアルタイムで供給するように構成され得る。   In some embodiments, the concentration sensor 532 generates concentration data and / or measurement data by measuring the first mixture material and transmits the concentration data and / or measurement data to the control circuit 528. Can be configured. The concentration sensor 534 may be configured to generate concentration data and / or measurement data by measuring the final mixed material and send the concentration data and / or measurement data to the control circuit 530. As such, the concentration sensors 532 and 534 can be configured to continuously supply concentration data and / or measurement data to the control circuit in real time while mixing is occurring between the materials.

図6は、いくつかの実施形態にしたがって構成された、液体流量制御装置602を備える一例の混合装置600を示す。図1aを参照として上記で論じたように、入力物質の一方(例えば物質A)は、一定の割合で流れるように構成され得る。他方の入力物質(例えば物質B)は、混合装置(例えば混合装置600)により制御される可変的割合で流れるように構成され得る。   FIG. 6 illustrates an example mixing device 600 with a liquid flow control device 602 configured in accordance with some embodiments. As discussed above with reference to FIG. 1a, one of the input materials (eg, material A) may be configured to flow at a constant rate. The other input substance (eg substance B) may be configured to flow at a variable rate controlled by a mixing device (eg mixing device 600).

いくつかの実施形態では、液体流量制御装置602は、物質Aが物質A入力102で混合装置600に入力される前に、物質Aの流量を制御するように構成され得る。そのため、液体流量制御装置602は、混合装置600の物質A入力102に連結された流れ出力610を備え得る。液体流量制御装置602は、流れ入力606、流路608、流量センサ612、流量制御装置614、および流量制御弁616をさらに備え得る。   In some embodiments, the liquid flow control device 602 can be configured to control the flow rate of the substance A before the substance A is input to the mixing device 600 at the substance A input 102. As such, the liquid flow control device 602 can include a flow output 610 coupled to the substance A input 102 of the mixing device 600. The liquid flow controller 602 may further comprise a flow input 606, a flow path 608, a flow sensor 612, a flow controller 614, and a flow control valve 616.

流れ入力606は、物質Aを受領するように構成され、この物質Aは、流路608を経由して液体流量制御装置602を通り流れ得る。流量センサ612は、流路608内の物質Aの流量を測定するように構成され得る。流量センサ612は、飛行時間超音波センサおよび差圧センサ等を含む複数のタイプの中の1つであってもよい。測定流量に基づき、流量制御装置614は、流量制御弁616を制御して流路608内の調節可能な隘路を形成するように構成され得る。制御弁122に関して上記で論じたことは、流量制御弁616にも該当し得る。例えば、流量制御弁616は、アクチュエータおよび針を備え得る。しかし、事実上、流路608内の物質Aの流量を可制御的に変更し得る任意の適切な技術を利用し得る点が理解される。   The flow input 606 is configured to receive a substance A, which can flow through the liquid flow controller 602 via the flow path 608. The flow sensor 612 can be configured to measure the flow rate of the substance A in the flow path 608. The flow sensor 612 may be one of a plurality of types including a time-of-flight ultrasonic sensor and a differential pressure sensor. Based on the measured flow rate, the flow control device 614 can be configured to control the flow control valve 616 to form an adjustable bottleneck in the flow path 608. What has been discussed above regarding control valve 122 may also apply to flow control valve 616. For example, the flow control valve 616 can comprise an actuator and a needle. However, it will be appreciated that virtually any suitable technique that can controllably change the flow rate of substance A in flow path 608 can be utilized.

混合装置600は、少なくともいくつかの点において液体流量制御装置602と異なり得る。例えば、制御回路118は、濃度センサ120により測定されるような混合後出力物質の濃度に基づき混合前入力物質の流量を制御するように(例えば制御弁122を介してなど)構成され得る。他方で、流量制御装置614は、流量センサ612により測定されるような混合前入力物質の流量に基づき混合前入力物質の流量を制御するように(例えば流量制御弁616を介してなど)構成され得る。   The mixing device 600 may differ from the liquid flow control device 602 in at least some respects. For example, the control circuit 118 may be configured to control the flow rate of the input material before mixing based on the concentration of the output material after mixing as measured by the concentration sensor 120 (eg, via the control valve 122). On the other hand, the flow controller 614 is configured to control the flow rate of the input material before mixing based on the flow rate of the input material before mixing as measured by the flow sensor 612 (e.g., via the flow control valve 616, etc.). obtain.

上記で論じたように、流量は、物質の特徴的な物理特性(例えば濃度および温度のような)ではなく、そのため入力物質流量に基づく制御は、混合後出力濃度に基づく制御よりも精度が低くなり得る(例えばフルスケールの1%未満)。さらに、液体流量制御装置の使用は、ドリフト(したがって定期的な再ゼロ化および再較正を必要とする)、バブルの影響を被りやすさ、閉塞、水撃(例えば圧力上昇および圧力解放のサイクルなど)、低流量制限(いくつかの実施形態では約25mL/分未満で動作することができない)、動的範囲の制限、および流量測定と調節との間の応答時間の遅さ(例えば数分の1秒などに対して約数秒など)を含む、他の制約を有し得る。   As discussed above, flow rates are not characteristic physical properties of materials (such as concentration and temperature), so controls based on input material flow rates are less accurate than controls based on output concentration after mixing. Can be (eg, less than 1% of full scale). In addition, the use of liquid flow control devices can cause drift (and therefore require periodic re-zeroing and recalibration), bubble susceptibility, blockage, water hammer (e.g. pressure rise and pressure release cycles, etc.) ), Low flow restriction (some embodiments cannot operate at less than about 25 mL / min), dynamic range restriction, and slow response time between flow measurement and adjustment (e.g., several minutes) Other constraints may be included, such as about a few seconds versus 1 second).

動的範囲の制限により、所与の目標濃度範囲に対応するために複数の液体流量制御装置を使用することが必要となり得る。例えば、半導体(および関連)製造において、化学物質SC1(standard clean 1)は、水、アンモニア、および過酸化水素の混合物から構成され、半導体ウェーハ表面から有機物およびパーティクルを除去するために使用される。所与のプロセス用途において、濃度は、約1:1:5〜約1:1:500の範囲であることが可能であるが、この例示的な範囲に限定されない。液体流量センサは、この全範囲に対応することができないため、したがって複数のデバイスの必要性が生じる。これにより、物質混合ツールコストおよび装置設置面積が著しく増大し、製品スループットが損なわれ得る。本明細書において開示される混合装置は、液体流量制御装置のこれらのおよび他の欠点を解消するために使用され得ることが理解される。   Due to the limitations of the dynamic range, it may be necessary to use multiple liquid flow control devices to accommodate a given target concentration range. For example, in semiconductor (and related) manufacturing, the chemical SC1 (standard clean 1) is composed of a mixture of water, ammonia, and hydrogen peroxide and is used to remove organics and particles from the semiconductor wafer surface. For a given process application, the concentration can range from about 1: 1: 5 to about 1: 1: 500, but is not limited to this exemplary range. Liquid flow sensors cannot accommodate this full range, thus creating a need for multiple devices. This significantly increases the material mixing tool cost and equipment footprint and can impair product throughput. It is understood that the mixing device disclosed herein can be used to overcome these and other disadvantages of liquid flow control devices.

その意味において、液体流量制御装置602は(それが含まれる場合には)、物質Aが一定の割合(本明細書においては、これは液体流量制御装置602の約1%〜約2%の流量誤差範囲内のほぼ一定を含む)で流れるのを確保することに主に関与する粗調整を実現するように構成され得る。また同時に、混合装置600は、A-B混合物質(例えば物質出力106の出力としての物質Aおよび物質Bの混合物など)が目標濃度にある(本明細書においては、これは約0.005%〜約0.01%の許容誤差範囲内の混合濃度を含む)ことを確保することに最終的に関与し得る。   In that sense, the liquid flow control device 602 (if it is included) is a constant percentage of substance A (in this specification, this is about 1% to about 2% flow rate of the liquid flow control device 602. It can be configured to achieve a coarse adjustment that is mainly involved in ensuring that the flow is within (including substantially constant within an error range). At the same time, the mixing device 600 has the AB mixed substance (e.g., the mixture of substance A and substance B as the output of the substance output 106) at a target concentration (in this specification, this is about 0.005% to about 0.01%). (Including mixed concentrations within an acceptable error range).

いくつかの実施形態では、液体流量制御装置が、混合装置600の物質B入力104に追加的におよび/または代替的に連結され得る。この場合には、液体流量制御装置は、流量が混合装置600によりさらに細かく調整される前に、物質B流量の粗制御を実施するように構成され得る。   In some embodiments, a liquid flow control device may additionally and / or alternatively be coupled to the substance B input 104 of the mixing device 600. In this case, the liquid flow rate control device may be configured to perform a coarse control of the substance B flow rate before the flow rate is further finely adjusted by the mixing device 600.

図7は、いくつかの実施形態にしたがって構成された、濃度センサすなわち濃度センサ120および流量センサすなわち流量センサ702を備える混合装置700の一例を示す。流量センサ702は、入力物質が物質B通路110を通り進む際に、とりわけ入力物質(例えば入力物質B)の流量を測定するように構成されてもよく、入力物質は、物質B通路110の通過後に交差領域112に到達し、そこで2つ以上の入力物質が組み合わさって今後物質を形成し得る。 FIG. 7 illustrates an example of a mixing device 700 comprising a concentration sensor or concentration sensor 120 and a flow sensor or flow sensor 702 configured in accordance with some embodiments. The flow sensor 702 may be configured to measure, inter alia, the flow rate of an input material (e.g., input material B) as the input material travels through the material B passage 110, and the input material passes through the material B passage 110 Later, the crossing region 112 is reached, where two or more input materials may be combined to form a material in the future.

いくつかの実施形態では、流量センサ702は、圧電変換器704および706を有する超音波飛行時間ベース流量センサを備え得る。圧電変換器704および706は、物質Bの一部分が物質B通路110内でこれらの圧力変換器間を流れるように離間され得る。圧電変換器704および706はそれぞれ、物質B通路110を通り他の圧電変換器に向かって送られる音波を発生および伝播させるように構成され得る。各圧電変換器により発生される音波同士の間の到達時間の差は、物質B通路110を通る物質Bの流量を判定するために利用され得る。流量センサ702は、差圧センサなどの任意の他のタイプの流量センサであってもよいことが理解される。   In some embodiments, the flow sensor 702 can comprise an ultrasonic time-of-flight based flow sensor having piezoelectric transducers 704 and 706. Piezoelectric transducers 704 and 706 may be spaced so that a portion of material B flows between these pressure transducers within material B passage 110. Piezoelectric transducers 704 and 706 may each be configured to generate and propagate sound waves that are directed through material B passage 110 toward other piezoelectric transducers. The difference in arrival time between sound waves generated by each piezoelectric transducer can be used to determine the flow rate of substance B through substance B passage 110. It will be appreciated that the flow sensor 702 may be any other type of flow sensor, such as a differential pressure sensor.

いくつかの実施形態では、制御回路118は、流量センサ702に通信接続され得る。そのため、流量センサ702は、濃度センサ120に加えておよび/または代替として弁122を制御するために使用され得る。例えば、流量センサ702が、閉ループ制御システム内で使用される場合には、濃度センサ120は、物質濃度値を通知するように構成され得る。同様に、濃度センサ120が、閉ループ制御システム内で使用される場合には、流量センサ702は、流量を通知するように構成され得る。この言明においては、柔軟性、重複性、および徹底性が、両流量センサ702および濃度センサ120の使用により実現され得る。   In some embodiments, the control circuit 118 can be communicatively connected to the flow sensor 702. As such, the flow sensor 702 can be used to control the valve 122 in addition to and / or alternatively to the concentration sensor 120. For example, if the flow sensor 702 is used in a closed loop control system, the concentration sensor 120 may be configured to notify a substance concentration value. Similarly, if the concentration sensor 120 is used in a closed loop control system, the flow sensor 702 can be configured to notify the flow rate. In this statement, flexibility, redundancy, and thoroughness can be achieved through the use of both flow sensors 702 and concentration sensor 120.

濃度センサ120は、閉ループ制御システムで使用される場合には、流量センサ702よりも高い混合精度を実現し得ることが理解される。例えば、流量測定値は、流量の約1%〜約2%の不確実性を含み得るため、翻るとこれは、流量測定値から濃度を推測する場合には最大で約4%の濃度不確実性になり得る。他方で、濃度センサ120は、約0.005%〜約0.01%のみの不確実性を伴って濃度を計測し得る。なぜならば、濃度は、流量からの推測の代わりに、本明細書において開示される技術を利用して直接的に測定され得るからである。   It will be appreciated that the concentration sensor 120 can achieve higher mixing accuracy than the flow sensor 702 when used in a closed loop control system. For example, a flow measurement can include an uncertainty of about 1% to about 2% of the flow rate, so this translates to a concentration error of up to about 4% when inferring the concentration from the flow measurement. There can be certainty. On the other hand, the concentration sensor 120 can measure the concentration with an uncertainty of only about 0.005% to about 0.01%. This is because the concentration can be measured directly using the techniques disclosed herein instead of inferring from the flow rate.

いくつかの実施形態では、混合装置700(または本明細書において開示される任意の他の混合装置)は、いくつか挙げると濃度(C)、流速(υ)、流体流量、体積(V)、流体中音速(cs)、温度(T)、および/または圧力(P)を含むがそれらに限定されない、入力物質および/または混合後出力物質の重要な物理特性の同時的かつリアルタイムの測定をもたらすようにさらに構成され得る。ドップラー(伝播時間の代わりに)超音波測定の利用により、速度プロファイルの判定が可能となる。濃度測定と組み合わせた場合には、流体速度が判定され得る。これらの測定値は、ディスプレイデバイスのディスプレイを介してなどさらに通知され得るか、またはデータ解析用(例えば例外、開発手順、最適化、不具合、および長期的傾向を解析するためになど)にデータ管理システムに送信され得る。   In some embodiments, the mixing device 700 (or any other mixing device disclosed herein) may include concentration (C), flow rate (υ), fluid flow rate, volume (V), to name a few. Provides simultaneous and real-time measurement of important physical properties of input materials and / or post-mixing output materials including, but not limited to, sound velocity in fluid (cs), temperature (T), and / or pressure (P) Can be further configured. The use of Doppler (instead of propagation time) ultrasonic measurements makes it possible to determine the velocity profile. When combined with concentration measurement, fluid velocity can be determined. These measurements can be further communicated, such as via a display device display, or data management for data analysis (e.g., to analyze exceptions, development procedures, optimizations, defects, and long-term trends) Can be sent to the system.

図8は、いくつかの実施形態にしたがって実施される閉ループ混合制御のための例示的な方法800の流れ図を示す。いくつかの実施形態では、方法800は、第1の入力物質(例えば物質A)を第2の入力物質(例えば物質B)と組み合わせて所望の目的濃度でA-B混合物質を形成するために、図1〜図7に示す構造体(例えば制御回路118)で実施され得る。さらに、方法800は、混合物質の測定濃度が所望の濃度と比較されてフィードバック制御値を生成し得る技術を提供し得る。フィードバック制御値は、直接フィードバックループにおいて制御弁の調節を制御することなどにより物質Bの事前混合流量を制御するために利用され得る。さらに、図1〜図7を参照として方法800を説明する。   FIG. 8 shows a flowchart of an exemplary method 800 for closed loop mixing control implemented in accordance with some embodiments. In some embodiments, the method 800 may be used to combine a first input substance (e.g., substance A) with a second input substance (e.g., substance B) to form an AB mixture at a desired target concentration. It can be implemented with a structure (eg, control circuit 118) shown in FIGS. Further, the method 800 may provide a technique that allows the measured concentration of the mixed material to be compared with the desired concentration to produce a feedback control value. The feedback control value can be utilized to control the premixed flow rate of substance B, such as by controlling the adjustment of the control valve in a direct feedback loop. Further, the method 800 will be described with reference to FIGS.

方法800は、ステップ802にて開始し、ステップ804に進み、そこで混合物質内の物質Bの目標濃度(例えば物質Bが物質Aと混合された後の)が決定され得る。例えば、混合装置100の制御回路118は、ユーザ入力デバイス(例えばキーボード、キーパッド、タッチスクリーン、およびマウス等)を介してなど目標濃度を受領するように構成され得る。代替的にはおよび/または追加的には、目標濃度は、制御回路118にプログラミングされてもよく、回路118により自動的に決定されてもよく(例えば過去の混合物目標濃度に基づいてなど)、および/または任意の他の情報に基づき決定されてもよい。   Method 800 begins at step 802 and proceeds to step 804, where a target concentration of substance B within the mixed material (eg, after material B has been mixed with material A) can be determined. For example, the control circuit 118 of the mixing device 100 may be configured to receive a target concentration, such as via a user input device (eg, keyboard, keypad, touch screen, mouse, etc.). Alternatively and / or additionally, the target concentration may be programmed into the control circuit 118 and may be automatically determined by the circuit 118 (e.g., based on past mixture target concentrations, etc.) And / or may be determined based on any other information.

ステップ806で、制御回路は、初期事前混合制御弁開口サイズを設定するために1つまたは複数の制御パラメータを決定するように構成され得る。図1aを参照として上記で論じたように、制御弁122は、制御回路118からの命令に基づき物質B通路110中に調節可能な「隘路」を形成するように構成され得る。そのため、制御弁は、ステップ808で、混合物質の目標濃度を結果としてもたらす流量で物質B通路110内に物質Bを流し得ることが期待され得る初期位置に設定され得る。   At step 806, the control circuit may be configured to determine one or more control parameters to set an initial premix control valve opening size. As discussed above with reference to FIG. 1 a, the control valve 122 may be configured to form an adjustable “bottle” in the material B passage 110 based on commands from the control circuit 118. As such, the control valve can be set at step 808 to an initial position that can be expected to allow substance B to flow through substance B passage 110 at a flow rate that results in a target concentration of the mixed substance.

本明細書における「制御パラメータ」は、制御弁開口サイズと混合濃度との関係(例えばマッピングなど)を示唆および/または規定し得る1つまたは複数の定数および/または関数を指す。例えば、制御弁が、ステップモータを備える場合には、制御パラメータは、濃度当たりのモータ回転数単位を有する値を出力する混合パラメータ入力を有する関数を含み得る。別の例では、制御パラメータは、濃度当たりのモータ回転数単位を有する定数を含み得る。所望の目標濃度に基づき、制御パラメータは、制御弁の開口サイズを設定するために使用され得るモータ回転数を得るために使用され得る。   “Control parameter” herein refers to one or more constants and / or functions that may suggest and / or define the relationship (eg, mapping) between control valve opening size and mixing concentration. For example, if the control valve comprises a stepper motor, the control parameter may include a function having a mixed parameter input that outputs a value having motor revolutions per concentration unit. In another example, the control parameter may include a constant having motor revolutions per concentration unit. Based on the desired target concentration, the control parameters can be used to obtain a motor speed that can be used to set the opening size of the control valve.

本明細書における「混合パラメータ」は、モータ回転数と混合濃度との関係に影響し得る因子に対応する値を指し得る。いくつかの実施形態では、ステップ806での制御パラメータの決定は、(例えばメモリに格納された複数の制御パラメータからのなど)1つまたは複数の制御パラメータを生成、決定、および/または選択するために使用され得る混合パラメータ(例えば物質流量、温度、物質タイプおよび/または物質粘性、ならびに目標濃度等)の受領を含んでもよい。   The “mixing parameter” in the present specification may refer to a value corresponding to a factor that can influence the relationship between the motor rotation speed and the mixing concentration. In some embodiments, determining the control parameter at step 806 is for generating, determining, and / or selecting one or more control parameters (e.g., from a plurality of control parameters stored in memory, for example). May include receipt of mixing parameters (eg, substance flow rate, temperature, substance type and / or substance viscosity, and target concentration).

いくつかの実施形態では、例示の混合パラメータは、物質関連混合パラメータおよび/または装置関連混合パラメータを含み得る。物質関連混合パラメータは、粘性、密度、比重、および化学組成等の、入力物質(例えば物質Aおよび/または物質B)の物理特性を示し得る。例えば、高い粘性を有する物質は、所与の所望目標濃度について、制御弁開口サイズが低い粘性を有する物質よりも大きいものとなるべきであることを示唆し得る。いくつかの実施形態では、物質関連混合パラメータは、温度および/または圧力などの、物質に影響し得る環境またはバックグラウンドの混合パラメータをさらに含み得る。   In some embodiments, exemplary mixing parameters may include substance related mixing parameters and / or device related mixing parameters. The substance-related mixing parameters can indicate physical properties of the input substance (eg, substance A and / or substance B), such as viscosity, density, specific gravity, and chemical composition. For example, a material with high viscosity may indicate that for a given desired concentration, the control valve opening size should be greater than a material with low viscosity. In some embodiments, the substance-related mixing parameters may further include environmental or background mixing parameters that can affect the substance, such as temperature and / or pressure.

いくつかの実施形態では、物質Aの流量は、混合パラメータであり得る。例えば、流量制御装置602は、物質Aが物質A入力102で混合装置600に入力される前に、物質Aの流量を制御するために使用され得る。そのため、混合装置は、流量制御装置から物質Aの流量を受領し得る。代替的にはおよび/または追加的には、混合装置は、物質Aの流量をモニタリングおよび制御するように構成され得る。例えば、流量は、物質A通路108中に調節可能な隘路を形成する制御弁を調節することなどにより、物質A通路108のサイズによって制御され得る。   In some embodiments, the flow rate of substance A can be a mixing parameter. For example, the flow controller 602 can be used to control the flow rate of the substance A before the substance A is input to the mixing device 600 at the substance A input 102. Therefore, the mixing device can receive the flow rate of the substance A from the flow control device. Alternatively and / or additionally, the mixing device may be configured to monitor and control the flow rate of substance A. For example, the flow rate can be controlled by the size of the material A passageway 108, such as by adjusting a control valve that forms an adjustable bottleneck in the material A passageway 108.

装置関連混合パラメータは、通路サイズ(例えば物質A通路108および/または物質B通路110の)、制御弁タイプ(例えばステップモータのマイクロステップサイズおよび全ステップ当たりのマイクロステップ等)、混合装置タイプ、および/または他のシステム構成要素関連要素などの、流量に影響し得る混合装置の特徴を示し得る。いくつかの実施形態では、装置関連混合パラメータは、流量制御装置の機能性およびシステムの較正の両方にリアルタイムで、すなわち変数変化(例えば摩損関連の精度の問題など)を補正するための動作中におよび非動作時間中に(例えば他のシステムによる経験および/またはメンテナンス後の経験に基づき)影響し得る。例えば、混合装置が動作するにつれて、制御弁は摩耗し得る(例えば川が渓谷を通り流れるのと同様に)。制御弁が交換を必要とするだけ十分な摩耗を被るまでには数カ月またはさらには数年を要し得るが、濃度センサの精度レベルおよび精度は、週単位またはさらには日単位の摩損量の相違に影響され得る。例えば、特定のモータ回転数に基づき開くように動く制御弁は、1日は特定の目標濃度について正確さを有し得るが、一週間後には不正確になり得る。これらの変化は、摩損などの動作上の問題のみに限定されるわけではなく、さらには構成要素の交換など(例えば交換される構成要素よりも高いまたは低い耐久性を有し得る異なる制御弁および/またはステップモータが設置され得るなど)の非動作事象によっても影響され得る。   Device-related mixing parameters include: passage size (e.g., substance A passage 108 and / or substance B passage 110), control valve type (e.g., stepper motor microstep size and microstep per all steps, etc.), mixing device type, and It may indicate characteristics of the mixing device that may affect the flow rate, such as other system component related elements. In some embodiments, the device related mixing parameters are in real time both during flow controller functionality and system calibration, i.e. during operation to correct variable changes (e.g. wear related accuracy issues, etc.). And during non-operational times (eg, based on experience with other systems and / or post-maintenance experience). For example, as the mixing device operates, the control valve can wear (eg, as a river flows through a canyon). It can take months or even years for the control valve to wear enough to require replacement, but the accuracy level and accuracy of the concentration sensor can vary by week or even daily wear. Can be affected. For example, a control valve that moves to open based on a specific motor speed may have accuracy for a specific target concentration for a day, but may be inaccurate after a week. These changes are not limited only to operational issues such as wear, but also to component replacement (e.g., different control valves that may have higher or lower durability than the component being replaced). It may also be influenced by non-operating events (such as a stepper motor may be installed).

混合パラメータは、任意の適切な技術の利用により決定され得る。例えば、いくつかの混合パラメータは、メモリに格納され、メモリから検索され得る。代替的にはおよび/または追加的には、1つまたは複数の混合パラメータが、(例えば混合前に濃度センサ120により)測定され得る、および/またはユーザにより入力され得る。   The mixing parameters can be determined by utilizing any suitable technique. For example, some mixing parameters can be stored in memory and retrieved from memory. Alternatively and / or additionally, one or more mixing parameters may be measured (eg, by concentration sensor 120 prior to mixing) and / or entered by a user.

ステップ810では、制御回路は、物質Bおよび物質Aの混合を容易化して混合後出力物質を形成するように構成され得る。例えば、図1aを参照すると、物質Aは、物質A通路108を通り進み、物質Bは、物質B通路110を通り進み得る。物質A通路108および物質B通路110は、交差領域112にて合流し、そこで物質Aおよび物質Bは、組み合わされて混合物質を形成し得る。混合物質は、混合物質通路114を通り進み得る。いくつかの実施形態では、ミキサ(例えば図4に示すミキサ402など)が、物質Aおよび物質Bが組み合わされて混合物質を形成し得る交差領域112と、混合物質が測定され得る濃度センサ120との間にさらに位置決めされ得る。このミキサは、適切な物質混合を確保するように構成され得る。   In step 810, the control circuit may be configured to facilitate mixing of substance B and substance A to form an output substance after mixing. For example, referring to FIG. 1 a, substance A may travel through substance A passage 108 and substance B may travel through substance B passage 110. The substance A passage 108 and the substance B passage 110 merge at the intersection region 112, where the substance A and the substance B can be combined to form a mixed substance. The mixed material may travel through the mixed material passage 114. In some embodiments, a mixer (e.g., such as mixer 402 shown in FIG. 4) includes an intersection region 112 in which substance A and substance B can be combined to form a mixed substance, and a concentration sensor 120 from which the mixed substance can be measured. Can be further positioned between. The mixer can be configured to ensure proper material mixing.

ステップ812では、制御回路は、物質Aおよび物質Bの混合時に混合後出力物質中の物質Bの混合後濃度値を判定するように構成され得る。制御回路は、混合後濃度値を継続的に、周期的に、および/またはユーザ命令の受領時に判定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、混合後濃度値の各判定ごとに、光センサ200は、混合物質の光反射率(REF)および温度を測定するように構成され得る。これらの測定に基づき、濃度センサ120および/または制御回路118は、屈折率(IoR)を判定するように構成され得る。IoRに基づき、濃度センサ120および/または制御回路118は、濃度値を判定するように構成され得る。そのため、制御回路は、いくつかの実施形態では濃度センサから物質Bの混合後濃度値を(例えば濃度データとして)受領するように構成され得る。混合後出力物質測定に基づき濃度値を判定するためにステップ812で利用され得るいくつかの例示的な技術は、2008年1月15日に発行された「Apparatus for a Liquid Chemical Concentration Analysis Systems」と題する同一出願人による米国特許第7,319,523号において詳細に論じられる。この特許の全内容が、参照により本明細書に明確に組み込まれる。   In step 812, the control circuit may be configured to determine a post-mixing concentration value of substance B in the post-mixing output substance upon mixing of substance A and substance B. The control circuit may be configured to determine the post-mixing concentration value continuously, periodically, and / or upon receipt of a user command. In some embodiments, for each determination of the post-mixing concentration value, the light sensor 200 may be configured to measure the light reflectance (REF) and temperature of the mixed material. Based on these measurements, the concentration sensor 120 and / or the control circuit 118 may be configured to determine the refractive index (IoR). Based on IoR, concentration sensor 120 and / or control circuit 118 may be configured to determine a concentration value. Thus, the control circuit may be configured to receive a mixed concentration value of substance B (eg, as concentration data) from a concentration sensor in some embodiments. Some exemplary techniques that can be utilized in step 812 to determine concentration values based on post-mix output substance measurements are the “Apparatus for a Liquid Chemical Concentration Analysis Systems” published on January 15, 2008. This is discussed in detail in commonly assigned US Pat. No. 7,319,523. The entire contents of this patent are expressly incorporated herein by reference.

ステップ814では、混合後濃度値のモニタリングにより判定され得るような物質Bの混合後濃度値が、所定目標濃度範囲または目標濃度の許容誤差範囲から外れるかどうかの判定がなされ得る。例えば、ステップ814で判定された混合後出力物質中の物質Bの濃度が、ステップ804で判定された物質Bの目標濃度と比較され得る。いくつかの実施形態では、混合後濃度と目標濃度との差εが判定され得る。さらに、混合後濃度および他の測定データ(例えば測定されたREF、IoR、および温度等)が、ディスプレイデバイス上に示され得る。   In step 814, a determination may be made whether the post-mixing concentration value of substance B, as determined by monitoring the post-mixing concentration value, falls outside a predetermined target concentration range or an acceptable error range of the target concentration. For example, the concentration of substance B in the mixed output substance determined in step 814 can be compared with the target concentration of substance B determined in step 804. In some embodiments, the difference ε between the mixed concentration and the target concentration can be determined. In addition, post-mixing concentrations and other measured data (eg, measured REF, IoR, temperature, etc.) can be displayed on the display device.

本明細書における「混合後濃度値」は、単一の混合後濃度値または2つ以上の単一濃度値の平均を指し得る。図9を参照として以下で論じるように、いくつかの実施形態では、ステップ812で、所定数の混合後濃度値が平均化されて、平均混合後濃度値を決定し得る。次いで、ステップ814で、この平均混合後濃度値は、単一の混合後濃度値ではなく目標濃度と比較され得る。いくつかの実施形態では、選択される濃度値は、ステップ812で決定された混合後濃度値から使用され得る。例えば、制御回路は、ステップ814で判定のために、一定時間および/または断続的な時間に混合後濃度値をサンプリングするように構成され得る。   “Post-mixing concentration value” herein may refer to a single post-mixing concentration value or an average of two or more single concentration values. As discussed below with reference to FIG. 9, in some embodiments, in step 812, a predetermined number of post-mix concentration values may be averaged to determine an average post-mix concentration value. Then, at step 814, this average post-mix concentration value can be compared to the target concentration rather than a single post-mix concentration value. In some embodiments, the selected concentration value may be used from the post-mixing concentration value determined in step 812. For example, the control circuit may be configured to sample the mixed concentration value at a fixed time and / or intermittent time for determination at step 814.

ステップ814での判定は、混合後濃度が目標濃度からの許容量内に含まれるかどうかに関する判定を含み得る。いくつかの実施形態では、許容誤差範囲は、濃度センサの精度により決定され得る。例えば、濃度センサが、約0.001%内の濃度を測定し得る場合には、ステップ814での判定は、混合後濃度および目標濃度が約0.001%を超えて異なることが確実にないように実施され得る。代替的にはおよび/または追加的には、ユーザは、許容誤差範囲を設定することが可能であってもよい。   The determination at step 814 may include a determination as to whether the post-mixing concentration is within an acceptable amount from the target concentration. In some embodiments, the tolerance range can be determined by the accuracy of the density sensor. For example, if the concentration sensor can measure concentrations within about 0.001%, the determination in step 814 is performed to ensure that the post-mixing concentration and the target concentration do not differ by more than about 0.001%. obtain. Alternatively and / or additionally, the user may be able to set a tolerance range.

いくつかの実施形態では、ステップ814での判定は、2つ以上の異なる許容誤差範囲を利用し得る。例えば、平均許容誤差範囲が、平均混合後濃度に適用され、第2の許容誤差範囲が、各混合後濃度値に適用され得る。目標濃度が10.00%である場合には、平均許容誤差範囲は0.09%であり、10.09%または9.91%から外れる平均混合後濃度は調節を生じさせ得る。さらに、第2の許容誤差範囲が約0.2%である場合には、平均混合後濃度が9.91〜10.09%の許容範囲内であっても、10.2%または9.8%から外れる各混合後濃度値が調節を生じさせ得る。かかる実施形態により、混合装置は、混合後出力物質の濃度の急激な変化により引き起こされ得るものなどの目標濃度からの大きな単一偏差の補正の応答時間の高速化を実現することが可能となり得る。   In some embodiments, the determination in step 814 may utilize two or more different tolerance ranges. For example, an average tolerance range may be applied to the average post-mixing concentration, and a second tolerance range may be applied to each post-mixing concentration value. If the target concentration is 10.00%, the average tolerance is 0.09%, and an average post-mixing concentration outside of 10.09% or 9.91% can cause adjustment. In addition, if the second tolerance range is about 0.2%, each post-mix concentration value that deviates from 10.2% or 9.8% is adjusted, even if the average post-mix concentration is within the acceptable range of 9.91 to 10.09%. Can be produced. Such an embodiment may allow the mixing device to achieve faster response times for correction of large single deviations from the target concentration, such as may be caused by a sudden change in the concentration of the output substance after mixing. .

混合後濃度が、目標濃度または目標濃度範囲(例えば許容誤差範囲内など)ではない場合には、方法800は、ステップ816に進み得る。ステップ816では、制御パラメータが、混合後濃度に基づき更新され得る。いくつかの実施形態では、制御回路118は、比例積分微分(PID)制御装置をさらに備え得る(またはPID機能を備えるように構成され得る)。そのため、制御パラメータの例には、PID制御における比例値kp、積分値ki、および/または微分値kdが含まれ得る。ここで、濃度に対する以前の制御パラメータの予想される効果と混合後濃度との差が、制御パラメータの調整に利用され得る。例えば、混合後濃度が所望の目標濃度未満である場合には、kpは上昇し得る、つまり制御弁開口サイズを拡大するより大きなモータ回転数が必要となり得る。 If the post-mixing concentration is not the target concentration or target concentration range (eg, within an acceptable error range), the method 800 may proceed to step 816. In step 816, the control parameters can be updated based on the post-mixing concentration. In some embodiments, the control circuit 118 may further comprise a proportional integral derivative (PID) controller (or may be configured with a PID function). Therefore, examples of control parameters may include a proportional value k p , an integral value k i , and / or a differential value k d in PID control. Here, the difference between the expected effect of the previous control parameter on the concentration and the post-mixing concentration can be used to adjust the control parameter. For example, if the post-mixing concentration is less than the desired target concentration, k p may increase, that is, a larger motor speed may be required to increase the control valve opening size.

制御パラメータの動的更新は、目標濃度を達成するためにより少ないフィードバックサイクルが必要となり得るため、応答時間の増大に対応し得ることが理解される。さらに、動的更新により、より少ないまたはゼロの混合前再較正(例えば各利用前に液体流量制御装置に必要となり得るような)での対応が可能となり得る。なぜならば、制御回路は、混合装置に対する変化(例えば摩損または交換により制御弁の)に対して、それらの変化が経時的に発生するのと同時に調節を行い得るからである。   It will be appreciated that dynamic updating of the control parameters may correspond to increased response time as fewer feedback cycles may be required to achieve the target concentration. Furthermore, dynamic updates may allow for less or zero pre-mix recalibration (eg, as may be required for a liquid flow controller before each use). This is because the control circuit can adjust for changes to the mixing device (eg, of the control valve due to wear or replacement) at the same time as those changes occur over time.

ステップ818では、フィードバック制御値が決定され得る。例えば、制御回路118は、以下の式1に示す比例積分微分を利用してフィードバック制御値q(t)を計算するように構成され得る。   In step 818, a feedback control value can be determined. For example, the control circuit 118 may be configured to calculate the feedback control value q (t) using the proportional integral derivative shown in Equation 1 below.

Figure 0006419709
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ここでは、値εは時間に対する測定混合後濃度と目標濃度との差であり、kpは比例値であり、kiは積分値であり、kdは微分値である。いくつかの実施形態では、フィードバック制御値は、ステップ816で更新された制御パラメータ(例えばkp、ki、およびkd)を利用し得る。いくつかの実施形態では、フィードバック値q(t)は、モータ回転数単位であり、混合前制御弁の制御のために使用される値を提供し得る。 Here, the value ε is a difference between the measured mixed concentration and the target concentration with respect to time, k p is a proportional value, k i is an integral value, and k d is a differential value. In some embodiments, the feedback control value may utilize the control parameters updated at step 816 (eg, k p , k i , and k d ). In some embodiments, the feedback value q (t) is in motor revolutions and may provide a value used for control of the pre-mix control valve.

ステップ820では、混合前制御弁の開口サイズは、フィードバック制御値に基づき調節され得る。例えば、制御回路118は、制御弁122のアクチュエータに適切な方向への回転を生じさせて(例えばフィードバック制御値により決定されるようなある特定のモータ回転数など)、物質B通路108内へと針を突出させるおよび/または物質B通路108から針を引き出させ、したがって調節可能な隘路のサイズを、およびそれにより物質Bの流量をそれぞれ拡大および縮小させるように構成され得る。そのため、物質Bの流量は、混合後濃度が目標濃度未満である場合には増加され、混合後濃度が目標濃度超である場合には減少され得る。   In step 820, the opening size of the pre-mix control valve can be adjusted based on the feedback control value. For example, the control circuit 118 causes the actuator of the control valve 122 to rotate in the appropriate direction (e.g., a specific motor speed as determined by the feedback control value) into the substance B passage 108. It may be configured to cause the needle to protrude and / or to withdraw the needle from the substance B passageway 108, thus increasing and decreasing the size of the adjustable bottleneck and thereby the substance B flow rate, respectively. Thus, the flow rate of substance B can be increased when the post-mixing concentration is less than the target concentration and decreased when the post-mixing concentration is above the target concentration.

いくつかの実施形態では、制御弁の調節は、流量センサなどによる物質B通路110内の物質Bの測定流量とは無関係であってもよい。そのため、測定流量に基づき弁を制御し得る液体流量制御装置とは異なり、制御弁を調節するための基準として混合後濃度を利用することにより、より高い精度が達成され得る。   In some embodiments, the adjustment of the control valve may be independent of the measured flow rate of substance B in substance B passage 110, such as by a flow sensor. Therefore, unlike a liquid flow rate control device that can control the valve based on the measured flow rate, higher accuracy can be achieved by using the post-mixing concentration as a reference for adjusting the control valve.

ステップ820後に、方法800はステップ810へと戻り、混合が継続され、混合後出力物質中の物質Bの濃度が上述の技術を再び利用して判定され得る。   After step 820, method 800 returns to step 810 where mixing is continued and the concentration of substance B in the output substance after mixing can be determined again using the techniques described above.

ステップ814に戻ると、混合後濃度が目標濃度である場合には、方法800はステップ822へと進み、そこで混合が完了したか否かに関する判定が行われ得る。混合が完了していないと判定された場合(例えば混合後出力物質が依然として流れていると濃度センサが検出した場合など)には、方法800はステップ810に戻り、そこで混合が続けられ、混合後出力物質中の物質Bの濃度が判定され得る。その意味において、濃度制御装置118は、混合後濃度を継続的にモニタリングして混合後濃度が所定の目標濃度範囲または目標濃度の許容誤差範囲を外れているかどうかを判定するように、および混合が行われるのと同時にそれに応じてリアルタイムで制御弁位置を調節するように構成され得る。ステップ822で混合が完了したと判定されると、ステップ824で方法800は終了し得る。   Returning to step 814, if the post-mixing concentration is a target concentration, the method 800 proceeds to step 822 where a determination may be made as to whether mixing is complete. If it is determined that the mixing is not complete (e.g., the concentration sensor detects that the output substance is still flowing after mixing), the method 800 returns to step 810 where mixing is continued and after mixing. The concentration of substance B in the output substance can be determined. In that sense, the concentration controller 118 continually monitors the post-mixing concentration to determine whether the post-mixing concentration is outside a predetermined target concentration range or a target concentration tolerance range, and It may be configured to adjust the control valve position accordingly in real time as it occurs. If it is determined at step 822 that the mixing is complete, the method 800 may end at step 824.

図9は、いくつかの実施形態による平均混合後濃度値を生成するための例示的な方法900の流れ図を示す。上記で論じたように、方法800のステップ812で、所定数の混合後濃度値が平均化されて、平均混合後濃度値が決定され得る。次いで、ステップ814で、平均混合後濃度値は目標濃度と比較され得る。   FIG. 9 illustrates a flowchart of an exemplary method 900 for generating an average post-mix concentration value according to some embodiments. As discussed above, at step 812 of method 800, a predetermined number of post-mix concentration values may be averaged to determine an average post-mix concentration value. Then, at step 814, the average post-mix concentration value can be compared to the target concentration.

方法900は、ステップ902で開始され、ステップ904に進み、そこで制御回路は、濃度センサから混合後出力物質中の第1の入力物質の混合後濃度値を受領し得る。ステップ906で、ステップ904が所定の回数にわたり繰り返され得る。方法800のステップ812にて上記で論じたことは、ステップ904およびステップ906でも該当し得る。例えば、物質Aおよび物質Bの混合時の濃度センサ120による測定に基づき、制御回路118は、混合後出力物質中の物質Bの混合後濃度値を継続的に判定および/または受領するように構成され得る。所定数の濃度値の後に、方法900はステップ908に進み得る。   The method 900 begins at step 902 and proceeds to step 904, where the control circuit may receive a mixed concentration value of the first input material in the mixed output material from the concentration sensor. At step 906, step 904 may be repeated a predetermined number of times. What was discussed above at step 812 of method 800 may also apply at step 904 and step 906. For example, based on the measurement by the concentration sensor 120 during mixing of substance A and substance B, the control circuit 118 is configured to continuously determine and / or receive the mixed concentration value of substance B in the output substance after mixing. Can be done. After the predetermined number of density values, the method 900 may proceed to step 908.

ステップ908では、制御回路は、所定数の濃度値について平均混合後濃度値を生成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、平均化される所定数の濃度値は、制御弁122の応答時間および/または濃度センサ120の応答時間により決定され得る。例えば、濃度センサ120は、(例えばアクチュエータおよび/またはステップモータの回転などによる)制御弁開口サイズを調節するのに制御弁122が要する時間よりも高速で(例えば毎ミリ秒など)濃度値を生成することが可能であり得ることが、本明細書に提示される開示から理解される。追加的にはおよび/または代替的には、平均化される濃度値の所定数は、濃度センサの信頼性に基づき得る。例えば、平均値は、混合後濃度が目標濃度からずれてしまう事態を生じさせ得る時として不正確な濃度値により引き起こされる問題を回避するために求められ得る。方法900は、ステップ910にて終了し得る。   In step 908, the control circuit may be configured to generate an average post-mixing concentration value for a predetermined number of concentration values. In some embodiments, the predetermined number of concentration values that are averaged may be determined by the response time of the control valve 122 and / or the response time of the concentration sensor 120. For example, the concentration sensor 120 generates a concentration value faster (e.g., every millisecond) than the time required by the control valve 122 to adjust the control valve opening size (e.g., due to rotation of the actuator and / or step motor, etc.) It will be appreciated from the disclosure presented herein that it may be possible. Additionally and / or alternatively, the predetermined number of concentration values to be averaged may be based on the reliability of the concentration sensor. For example, the average value can be determined to avoid problems caused by inaccurate concentration values, which can cause the post-mixing concentration to deviate from the target concentration. Method 900 may end at step 910.

図10は、回路1000の概略ブロック図を示し、その一部または全てが、例えば混合装置などに含まれ得る(例えば混合装置100の制御回路118および/または濃度センサ120など)。図10に示すように、いくつかの例の実施形態によれば、回路1000は、1つまたは複数のプロセッサ1002、メモリ1004、1つまたは複数の通信モジュール1006、および/または1つまたは複数の入出力モジュール1008などの様々な手段を備え得る。   FIG. 10 shows a schematic block diagram of a circuit 1000, some or all of which may be included in, for example, a mixing device (eg, the control circuit 118 and / or concentration sensor 120 of the mixing device 100). As shown in FIG. 10, according to some example embodiments, the circuit 1000 includes one or more processors 1002, a memory 1004, one or more communication modules 1006, and / or one or more Various means such as an input / output module 1008 may be provided.

本明細書において言及されるように、「モジュール」は、方法800および900に含まれるような1つまたは複数の特定の機能を実施するように構成されたハードウェア、ソフトウェア、および/またはファームウェアを含む。これに関連して、本明細書において説明されるような回路1000の手段は、例えば回路、ハードウェア要素(例えば適切にプログラミングされたプロセッサおよび/または組合せ論理回路等)、適切に構成された処理デバイス(例えばプロセッサ1002)により実行可能な非一時的コンピュータ可読媒体(例えばメモリ1004)に格納されたコンピュータ可読プログラム命令を備えるコンピュータプログラム製品、またはそれらの何らかの組合せとして具現化され得る。   As referred to herein, a “module” refers to hardware, software, and / or firmware configured to perform one or more specific functions as included in methods 800 and 900. Including. In this context, means of circuit 1000 as described herein include, for example, a circuit, a hardware element (e.g., a suitably programmed processor and / or combinational logic circuit), a suitably configured process. It may be embodied as a computer program product comprising computer readable program instructions stored in a non-transitory computer readable medium (eg, memory 1004) executable by a device (eg, processor 1002), or some combination thereof.

例えば、プロセッサ1002は、付随のデジタル信号プロセッサを有する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、付随のデジタル信号プロセッサを有さない1つまたは複数のプロセッサ、1つまたは複数のコプロセッサ、1つまたは複数のマルチコアプロセッサ、1つまたは複数の制御装置、処理回路、1つまたは複数のコンピュータ、例えばASIC(特定用途向け集積回路)もしくはFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)などの集積回路を含む様々な他の処理要素、またはそれらの何らかの組合せを含む様々な手段として具現化され得る。したがって、単一のプロセッサとして図10では図示されるが、いくつかの実施形態では、プロセッサ1002は、複数のプロセッサおよび/または処理回路を備える。複数のプロセッサは、単一の計算デバイス上で具現化され得るか、または回路1000として機能するように集合的に構成された複数の計算デバイス中に分散され得る。複数のプロセッサは、相互に動作通信状態にあり、本明細書において説明されるような回路1000の1つまたは複数の機能を実施するように集合的に構成され得る。一例の実施形態では、プロセッサ1002は、メモリ1004に格納されるかまたはプロセッサ1002に他の方法でアクセス可能な命令を実行するように構成される。これらの命令がプロセッサ1002により実行されることにより、回路1000は、本明細書において説明されるような回路1000の機能の中の1つまたは複数を実施し得る。   For example, processor 1002 can include one or more microprocessors with associated digital signal processors, one or more processors without associated digital signal processors, one or more coprocessors, one or more Various other processing elements including multi-core processors, one or more controllers, processing circuits, one or more computers, for example integrated circuits such as ASICs (application specific integrated circuits) or FPGAs (field programmable gate arrays) , Or some combination thereof, may be embodied as various means. Thus, although illustrated in FIG. 10 as a single processor, in some embodiments the processor 1002 comprises multiple processors and / or processing circuitry. Multiple processors may be embodied on a single computing device or may be distributed among multiple computing devices that are collectively configured to function as circuit 1000. The plurality of processors are in operational communication with each other and may be collectively configured to perform one or more functions of circuit 1000 as described herein. In one example embodiment, processor 1002 is configured to execute instructions that are stored in memory 1004 or otherwise accessible to processor 1002. These instructions are executed by the processor 1002 so that the circuit 1000 may perform one or more of the functions of the circuit 1000 as described herein.

ハードウェア方法、ファームウェア/ソフトウェア方法、またはそれらの組合せのいずれにより構成される場合でも、プロセッサ1002は、それに応じて構成されつつ本発明の実施形態にしたがって動作を実施することが可能な要素を備え得る。したがって、例えば、プロセッサ1002が、ASICまたはFPGA等として具現化される場合には、プロセッサ1002は、本明細書において説明される1つまたは複数の動作を実行するために特別に構成されたハードウェアを備え得る。別の例としては、プロセッサ1002が、メモリ1004内に格納され得るような命令を実行するものとして具現化される場合には、これらの命令は、図8および図9に関連して論じられるような本明細書において説明される1つまたは複数のアルゴリズムおよび動作を実施するようにプロセッサ1002を特別に設定し得る。   Whether configured by a hardware method, a firmware / software method, or a combination thereof, the processor 1002 comprises elements capable of performing operations according to embodiments of the present invention while being configured accordingly. obtain. Thus, for example, if processor 1002 is embodied as an ASIC or FPGA, etc., processor 1002 is hardware that is specially configured to perform one or more operations described herein. Can be provided. As another example, if processor 1002 is embodied as executing instructions that may be stored in memory 1004, these instructions will be discussed in connection with FIGS. The processor 1002 may be specially configured to implement one or more algorithms and operations described herein.

メモリ1004は、例えば揮発メモリ、非揮発メモリ、またはそれらの何らかの組合せなどを備え得る。図10では単一のメモリとして図示されるが、メモリ1004は、複数のメモリ構成要素を備え得る。複数のメモリ構成要素は、単一の計算デバイス上に具現化されるか、複数の計算デバイス中に分散されてもよい。様々な実施形態では、メモリ1004は、例えばハードディスク、ランダムアクセスメモリ、キャッシュメモリ、フラッシュメモリ、コンパクトディスクリードオンリーメモリ(CD-ROM)、デジタル多目的ディスクリードオンリーメモリ(DVD-ROM)、光ディスク、情報を格納するように構成された回路、またはそれらの何らかの組合せなどを備え得る。メモリ1004は、情報、データ(例えば制御弁位置を設定するための制御パラメータおよび/または定数など)、アプリケーション、命令、または本発明の例の実施形態にしたがって様々な機能を回路1000に実行させ得るための同様のもの等を格納するように構成され得る。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、メモリ1004は、プロセッサ1002による処理のために入力データをバッファリングするように構成される。追加的にはまたは代替的には、少なくともいくつかの実施形態では、メモリ1004は、プロセッサ1002により実行するためのプログラム命令を格納するように構成される。メモリ1004は、静的情報および/または動的情報の形態で情報を格納し得る。この格納された情報は、回路1000の機能を実施する際に回路1000により格納および/または利用され得る。   The memory 1004 may comprise, for example, volatile memory, non-volatile memory, or some combination thereof. Although illustrated as a single memory in FIG. 10, the memory 1004 may comprise a plurality of memory components. Multiple memory components may be embodied on a single computing device or distributed among multiple computing devices. In various embodiments, the memory 1004 includes, for example, a hard disk, random access memory, cache memory, flash memory, compact disc read only memory (CD-ROM), digital multipurpose disc read only memory (DVD-ROM), optical disc, information It may comprise a circuit configured to store, some combination thereof, or the like. Memory 1004 may cause circuit 1000 to perform various functions according to information, data (e.g., control parameters and / or constants for setting control valve position, etc.), applications, instructions, or example embodiments of the present invention. Can be configured to store the like and the like. For example, in at least some embodiments, memory 1004 is configured to buffer input data for processing by processor 1002. Additionally or alternatively, in at least some embodiments, memory 1004 is configured to store program instructions for execution by processor 1002. The memory 1004 may store information in the form of static information and / or dynamic information. This stored information may be stored and / or utilized by the circuit 1000 in performing the functions of the circuit 1000.

通信モジュール1006は、回路、ハードウェア、コンピュータ可読媒体(例えばメモリ1004)に格納されおよび処理デバイス(例えばプロセッサ1002)により実行されるコンピュータ可読プログラム命令を備えるコンピュータプログラム製品、または例えば第2の回路1000および/または同様のものなどの別のデバイスに/からデータを送受信するように構成されたそれらの組合せに具現化された任意のデバイスまたは手段として具現化され得る。いくつかの実施形態では、通信モジュール1006は、(本明細書において論じる他の構成要素と同様に)少なくとも部分的にプロセッサ1002として具現化され得るか、または他の方法でプロセッサ1002により制御され得る。これに関連して、通信モジュール1006は、バスを介してなどプロセッサ1002と通信状態になり得る。いくつかの実施形態では、通信モジュール1006は、別の計算デバイスとの通信を可能にするために例えばアンテナ、トランスミッタ、レシーバ、トランシーバ、ネットワークインターフェースカード、および/またはサポートハードウェアおよび/またはファームウェア/ソフトウェアなどを備え得る。通信モジュール1006は、計算デバイス間の通信に使用され得る任意のプロトコルを利用してメモリ1004により格納され得る任意のデータを送受信するように構成され得る。追加的にはまたは代替的には、通信モジュール1006は、メモリ1004、入出力モジュール1008、および/または回路1000の任意の他の構成要素と通信状態にあってもよい。   The communication module 1006 may be a circuit, hardware, computer program product comprising computer readable program instructions stored in a computer readable medium (e.g., memory 1004) and executed by a processing device (e.g., processor 1002), or the second circuit 1000, for example. And / or can be embodied as any device or means embodied in a combination thereof configured to send and receive data to / from another device, such as the like. In some embodiments, the communication module 1006 may be at least partially embodied as the processor 1002 (as well as other components discussed herein) or may be controlled by the processor 1002 in other ways. . In this regard, the communication module 1006 can be in communication with the processor 1002, such as via a bus. In some embodiments, the communication module 1006 may be configured to enable communication with another computing device, such as an antenna, transmitter, receiver, transceiver, network interface card, and / or supporting hardware and / or firmware / software. And so on. The communication module 1006 may be configured to send and receive any data that can be stored by the memory 1004 utilizing any protocol that can be used for communication between computing devices. Additionally or alternatively, the communication module 1006 may be in communication with the memory 1004, the input / output module 1008, and / or any other component of the circuit 1000.

入出力モジュール1008は、プロセッサ1002と通信状態にあることにより、ユーザ入力の示度を受領し得る、および/またはユーザに可聴出力、可視出力、機械出力、もしくは他の出力を供給し得る。回路1000により視覚的ディスプレイデバイスに表示され得る可視出力のいくつかの例が、方法800および900との関連で論じられる。かかる例示的な可視出力としては、混合後濃度、目標濃度、測定光反射率(REF)、屈折率(IOR)、温度制御パラメータおよび/または温度制御定数、ならびに同様のものが挙げられるが、それらに限定されない。その意味で、入出力モジュール1008は、例えばキーボード、キーパッド、マウス、ジョイスティック、ディスプレイ、タッチスクリーンディスプレイ、および/または他の入出力機構などのためのサポートをさらに備え得る。入出力モジュール1008は、バスによってなどメモリ1004、通信モジュール1006、および/または任意の他の構成要素と通信状態にあり得る。2つ以上の入出力モジュールおよび/または他の構成要素が、回路1000に含まれ得るが、図10では、図をいたずらに複雑にするのを避けるために1つのみが示される(本明細書において論じる他の構成要素と同様に)。   The input / output module 1008 may be in communication with the processor 1002 to receive user input indications and / or provide an audible output, visual output, machine output, or other output to the user. Some examples of visual output that can be displayed on a visual display device by circuit 1000 are discussed in connection with methods 800 and 900. Such exemplary visible outputs include post-mixing concentration, target concentration, measured light reflectance (REF), refractive index (IOR), temperature control parameters and / or temperature control constants, and the like, It is not limited to. In that sense, the input / output module 1008 may further include support for, for example, a keyboard, keypad, mouse, joystick, display, touch screen display, and / or other input / output mechanism. The input / output module 1008 may be in communication with the memory 1004, the communication module 1006, and / or any other component, such as by a bus. Two or more input / output modules and / or other components may be included in the circuit 1000, but only one is shown in FIG. 10 to avoid unnecessarily complicating the figure (herein As well as other components discussed in).

いくつかの実施形態では、一連のコンピュータ可読プログラムコード部分が、1つまたは複数のコンピュータプログラム製品において具現化され、コンピュータデバイスおよび/または他のプログラマブル装置と共に使用されて機械実行プロセスをもたらし得る。理解されるように、任意のかかるコンピュータプログラム命令および/または他のタイプのコードは、コンピュータ、プロセッサ、または他のプログラマブル装置回路にロードされて機械を作製することができ、それによりこの機械上でコードを実行するコンピュータ、プロセッサ、または他のプログラマブル回路は、本明細書において説明されるものを含む様々な機能を実行するための手段を形成する。   In some embodiments, a series of computer readable program code portions may be embodied in one or more computer program products and used with a computer device and / or other programmable apparatus to provide a machine execution process. As will be appreciated, any such computer program instructions and / or other types of code can be loaded into a computer, processor, or other programmable device circuit to create a machine, thereby A computer, processor, or other programmable circuit that executes the code forms the means for performing various functions, including those described herein.

方法、装置、およびコンピュータプログラム製品のブロック図および流れ図を参照として、本発明の実施形態を上記で説明した。回路図およびプロセス流れ図の各ブロック、ならびに回路図およびプロセス流れ図のブロックの組合せはそれぞれ、コンピュータプログラム命令を含む様々な手段により実装され得る点が理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または図10を参照として上記で論じるプロセッサ1002などの他のプログラマブルデータ処理装置にロードされて機械を作製することができ、それによりこのコンピュータプログラム製品は、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置上で実行されることにより流れ図ブロックで指定される機能を実行するための手段を形成する命令を含む。   Embodiments of the present invention have been described above with reference to block diagrams and flowchart illustrations of methods, apparatus, and computer program products. It will be appreciated that each block of the circuit diagrams and process flowcharts, and combinations of blocks in the circuit diagrams and process flowcharts, can each be implemented by various means including computer program instructions. These computer program instructions can be loaded into a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing device such as processor 1002 discussed above with reference to FIG. 10 to create a machine, thereby making the computer program product Includes instructions that, when executed on a computer or other programmable data processing device, form means for performing the functions specified in the flowchart blocks.

また、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置をある特定の様式で機能させ得る1つまたは複数の非一時的コンピュータ可読記憶媒体(例えばメモリ1004)に格納されてもよく、それによりコンピュータ可読記憶媒体に格納された命令は、本明細書において論じる機能を実行するためのコンピュータ可読命令を含む製造品をもたらす。また、コンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置にロードされて、一連の動作ステップをコンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実施させることによりコンピュータ実行プロセスをもたらしてもよく、それによりコンピュータまたは他のプログラマブル装置で実行される命令は、本明細書において論じる機能を実行するためのステップをもたらす。非一時的コンピュータ可読媒体は、コンピュータ実行可能命令またはソフトウェアプログラムをエンコードするためにコントローラ、マイクロコントローラ、計算システム、または計算システムのモジュールによりアクセスされ得る非一時的ストレージハードウェア、非一時的ストレージデバイス、または非一時的コンピュータシステムメモリを備え得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、媒体上でエンコードされるコンピュータ実行可能命令またはソフトウェアプログラムを検索および/または実行するために、計算システムまたは計算システムのモジュールによりアクセスされ得る。非一時的コンピュータ可読媒体としては、ハードウェアメモリ、非一時的有形媒体(例えば1つまたは複数の磁気ストレージディスク、1つまたは複数の光ディスク、1つまたは複数のUSBフラッシュドライブなど)、コンピュータシステムメモリもしくはランダムアクセスメモリ(DRAM、SRAM、EDO RAMなど)、および同様のものなどの1つまたは複数のタイプが挙げられるが、これらに限定されない。   These computer program instructions may also be stored in one or more non-transitory computer readable storage media (e.g., memory 1004) that may cause a computer or other programmable data processing device to function in a particular fashion, The instructions stored on the computer readable storage medium thereby result in an article of manufacture that includes computer readable instructions for performing the functions discussed herein. Computer program instructions may also be loaded into a computer or other programmable data processing device to cause a computer-executed process by causing a series of operational steps to be performed on the computer or other programmable device, thereby causing the computer or Instructions executed on other programmable devices provide steps for performing the functions discussed herein. A non-transitory computer readable medium is a non-transitory storage hardware, non-transitory storage device that can be accessed by a controller, microcontroller, computing system, or module of a computing system to encode computer-executable instructions or software programs, Or it may comprise a non-transitory computer system memory. A non-transitory computer readable medium may be accessed by a computing system or a module of a computing system to retrieve and / or execute computer-executable instructions or software programs encoded on the medium. Non-transitory computer readable media includes hardware memory, non-transitory tangible media (e.g., one or more magnetic storage disks, one or more optical disks, one or more USB flash drives, etc.), computer system memory Or one or more types such as, but not limited to, random access memory (DRAM, SRAM, EDO RAM, etc.), and the like.

例示的な実施形態の説明では、明瞭化のために特定の術語が使用される。説明を目的として、各特定の用語は、同様の目的を達成するために同様の様式で動作する全ての技術的均等物および機能的均等物を少なくとも含むように意図される。さらに、特定の例示的な実施形態が複数のシステム要素または方法ステップを含むいくつかの例では、これらの要素またはステップは、単一の要素またはステップと置き換えられ得る。同様に、単一の要素またはステップは、同様の目的を果たす複数の要素またはステップと置き換えられ得る。さらに、本明細書では、様々な特性に関するパラメータが、例示的な実施形態に対して指定されるが、これらのパラメータは、特に別様のことが指定されない限りは、1/20、1/10、1/5、1/3、および1/2等だけまたはそれらの丸め近似値(rounded-off approximations)だけ上下に調節されてもよい。さらに、例示的な実施形態をその特定の実施形態を参照として図示および説明したが、本明細書では本発明の範囲から逸脱することなく形状または詳細における様々な代替および変更がなされ得る点が当業者には理解されよう。さらに、他の態様、機能、および利点もまた、本発明の範囲内に含まれる。   In describing example embodiments, specific terminology is used for the sake of clarity. For purposes of explanation, each specific term is intended to include at least all technical and functional equivalents that operate in a similar manner to accomplish a similar purpose. Further, in some examples in which a particular exemplary embodiment includes multiple system elements or method steps, these elements or steps may be replaced with a single element or step. Similarly, a single element or step may be replaced with a plurality of elements or steps that serve a similar purpose. Furthermore, although parameters relating to various properties are specified herein for the exemplary embodiments, these parameters are 1/20, 1/10 unless otherwise specified. , 1/5, 1/3, 1/2, etc., or their rounded-off approximations may be adjusted up or down. Furthermore, while exemplary embodiments have been illustrated and described with reference to specific embodiments thereof, it is to be understood that various substitutions and changes in form or detail may be made herein without departing from the scope of the invention. It will be understood by the contractor. In addition, other aspects, features, and advantages are also included within the scope of the present invention.

本明細書では、例示的な流れ図は、例示を目的として提示され、方法の非限定的な例である。例示的な方法は、例示的な流れ図に示すものよりも多いまたは少ないステップを含んでもよい点、および例示的な流れ図のステップは、図示されるものとは異なる順序で実施されてもよい点が当業者には理解されよう。   In this specification, exemplary flow charts are presented for illustrative purposes and are non-limiting examples of methods. The exemplary method may include more or fewer steps than those shown in the exemplary flowchart, and the steps of the exemplary flowchart may be performed in a different order than that shown. Those skilled in the art will appreciate.

ブロック図および流れ図のブロックは、特定の機能を実施するための手段の組合せ、特定の機能を実施するためのステップの組合せ、および特定の機能を実施するためのプログラム命令手段をサポートする。また、回路図およびプロセス流れ図のブロック/ステップの一部もしくは全て、ならびに回路図およびプロセス流れ図のブロック/ステップの組合せは、特定の機能もしくはステップ、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せを実施する専用ハードウェアベースコンピュータシステムにより実施され得ることが理解されよう。   Block diagrams and flowchart blocks support a combination of means for performing a particular function, a combination of steps for performing a particular function, and a program instruction means for performing a particular function. Also, some or all of the blocks / steps in the circuit diagrams and process flow diagrams, and combinations of blocks / steps in the circuit diagrams and process flow diagrams, are dedicated to performing a specific function or step, or combination of dedicated hardware and computer instructions. It will be appreciated that it may be implemented by a hardware based computer system.

本明細書に示す本発明の多数の修正形態および他の実施形態が、前述の説明および関連図面に示す教示の利益を受ける本発明のこれらの実施形態に関係する当業者には想起されよう。したがって、本発明の実施形態は、開示される特定の実施形態に限定されず、修正形態および他の実施形態が、添付の特許請求の範囲内に含まれるように意図される点を理解されたい。特定の用語が本明細書では使用されるが、これらは一般的かつ説明的な意味のみで使用され、限定を意図するものではない。   Numerous modifications and other embodiments of the invention described herein will occur to those skilled in the art relating to these embodiments of the invention that benefit from the teachings presented in the foregoing description and the associated drawings. Accordingly, it is to be understood that embodiments of the invention are not limited to the specific embodiments disclosed, and that modifications and other embodiments are intended to be included within the scope of the appended claims. . Although specific terms are used herein, they are used in a generic and descriptive sense only and are not intended to be limiting.

100 混合装置
102 物質A入力
104 物質B入力
106 物質出力
108 物質A通路
110 物質B通路
112 交差領域
114 混合後物質通路
118 制御回路
120 濃度センサ
122 制御弁
124 接続部
130 混合装置
132 制御弁
140 混合装置
142 濃度制御装置
144 濃度制御装置
200 光センサ
202 光源
204 窓
206 窓/物質界面
208 マルチチャネル光子検出器
210 サーミスタ
212 基板
214 第2のサーミスタ
216 ミラー
218 窓
220 メモリチップ
222 偏光子
224 台形形状光学ハウジング
226 内側表面
228 導電リード線
230 外側表面
400 混合装置
402 ミキサ
500 混合装置
502 混合装置
504 物質A入力
506 物質A通路
508 物質B入力
510 物質B通路
512 交差領域
514 物質出力
516 第1の混合物質入力
518 第1の混合物質通路
520 物質C入力
522 物質C通路
524 交差領域
526 物質出力
528 制御回路
530 制御回路
532 濃度センサ
534 濃度センサ
600 混合装置
602 液体流量制御装置
606 液体流量制御装置
608 流路
610 流れ出力
612 流量センサ
614 流量制御装置
616 流量制御弁
700 混合装置
702 流量センサ
704 圧電変換器
706 圧電変換器
1000 回路
1002 プロセッサ
1004 メモリ
1006 通信モジュール
1008 入出力モジュール
100 mixing equipment
102 Substance A input
104 Substance B input
106 Substance output
108 Substance A passage
110 Substance B passage
112 Intersection area
114 Material passage after mixing
118 Control circuit
120 Concentration sensor
122 Control valve
124 connections
130 Mixing equipment
132 Control valve
140 Mixing equipment
142 Concentration controller
144 Concentration controller
200 Optical sensor
202 light source
204 windows
206 Window / material interface
208 Multi-channel photon detector
210 thermistor
212 substrate
214 second thermistor
216 mirror
218 windows
220 memory chips
222 Polarizer
224 Trapezoidal optical housing
226 inner surface
228 Conductive lead wire
230 outer surface
400 mixing equipment
402 mixer
500 mixing equipment
502 mixing equipment
504 Substance A input
506 Substance A passage
508 Substance B input
510 Substance B passage
512 intersection area
514 Substance output
516 First mixed substance input
518 1st mixed material passage
520 Substance C input
522 Substance C passage
524 Intersection area
526 substance output
528 control circuit
530 control circuit
532 Concentration sensor
534 Concentration sensor
600 mixing equipment
602 Liquid flow controller
606 Liquid flow controller
608 flow path
610 Flow output
612 Flow sensor
614 Flow control device
616 Flow control valve
700 mixing equipment
702 Flow sensor
704 Piezoelectric transducer
706 Piezoelectric transducer
1000 circuits
1002 processor
1004 memory
1006 Communication module
1008 I / O module

Claims (17)

第1の混合物を生成するために複数の物質の制御された混合を行うための方法であって、
前記複数の物質の第1の物質の第1の目標濃度範囲を受領するステップと、
複数の通路を介して第1の混合ゾーンに前記複数の物質を供給するステップであって、
前記第1の混合ゾーンは前記複数の通路の第1の通路および第2の通路が合流する交差領域を備え、前記複数の物質は、前記第1の混合ゾーンで混合されて前記第1の混合物を生成する、ステップと、
前記第1の混合ゾーンに前記複数の物質を供給し続ける間に、前記交差領域から下流に配置された濃度センサを介して、前記第1の混合物中の前記第1の物質の濃度値を判定するステップであって、前記第1の混合物中の前記第1の物質の前記濃度値を判定する前記ステップは、
前記第1の混合物の光反射率を検出するステップと、
前記第1の混合物の温度を検出するステップと、
前記第1の混合物の前記光反射率および前記温度に基づき前記第1の混合物の屈折率を判定するステップと、
前記屈折率に基づき前記第1の混合物中の前記第1の物質の前記濃度値を判定するステップと、を含むステップと、
前記第1の目標濃度範囲に対して前記第1の物質の前記濃度値を比較するステップと、
前記第1の物質の前記濃度値が前記第1の目標濃度範囲から外れると判定された場合に、前記第1の混合ゾーンに前記第1の物質を供給するための前記第1の通路に設けられた制御弁の開口サイズを調節することにより前記第1の混合ゾーンへの前記第1の物質の流量を自動的に調節するステップであって、前記制御弁の前記開口サイズは、前記第1の混合物中の前記第1の物質の前記濃度値に基づき、および前記複数の物質の中の少なくとも1つの1つまたは複数の物理特徴に基づき調節され、前記1つまたは複数の物理特徴は、粘性、密度、比重、化学組成、温度、および圧力からなる群より選択される、ステップと
を含む方法。
A method for performing controlled mixing of a plurality of substances to produce a first mixture comprising:
Receiving a first target concentration range of a first substance of the plurality of substances;
Supplying the plurality of substances to the first mixing zone via a plurality of passages, comprising:
The first mixing zone includes an intersecting region where a first passage and a second passage of the plurality of passages meet, and the plurality of substances are mixed in the first mixing zone and the first mixture is mixed. Generating steps, and
While continuing to supply the plurality of substances to the first mixing zone, the concentration value of the first substance in the first mixture is determined via a concentration sensor disposed downstream from the intersection region. The step of determining the concentration value of the first substance in the first mixture comprises:
Detecting the light reflectance of the first mixture;
Detecting the temperature of the first mixture;
Determining a refractive index of the first mixture based on the light reflectance of the first mixture and the temperature;
Determining the concentration value of the first substance in the first mixture based on the refractive index, and
Comparing the concentration value of the first substance against the first target concentration range;
Provided in the first passage for supplying the first substance to the first mixing zone when it is determined that the concentration value of the first substance is out of the first target concentration range; Automatically adjusting a flow rate of the first substance to the first mixing zone by adjusting an opening size of the control valve, wherein the opening size of the control valve is the first size of the control valve. Is adjusted based on the concentration value of the first substance in the mixture and based on one or more physical characteristics of at least one of the plurality of substances, wherein the one or more physical characteristics are viscous Selected from the group consisting of: density, specific gravity, chemical composition, temperature, and pressure.
前記制御弁の前記開口サイズは、前記第1の混合物が生成される混合システムの1つまたは複数の物理特徴にも基づき調節され、前記1つまたは複数の物理特徴は、前記第1の物質が前記混合ゾーンに供給される際に通る前記第1の通路のサイズと、前記混合ゾーンのタイプと、前記制御弁のタイプとからなる群より選択される、請求項1に記載の方法。   The opening size of the control valve is also adjusted based on one or more physical characteristics of a mixing system in which the first mixture is generated, wherein the one or more physical characteristics are determined by the first substance. The method of claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of the size of the first passage through which it is fed to the mixing zone, the type of the mixing zone, and the type of the control valve. 前記第1の混合ゾーンに前記複数の物質を供給し続ける間に、前記第1の混合物中の前記第1の物質の第2の濃度値を判定するステップと、
前記第1の目標濃度範囲に対して前記第1の物質の前記第2の濃度値を比較するステップと、
前記第1の物質の前記第2の濃度値が前記第1の目標濃度範囲から外れると判定された場合に、前記第1の混合ゾーンに前記第1の物質を供給するための前記第1の通路に設けられた前記制御弁の前記開口サイズを自動的に調節するステップであって、前記制御弁の前記開口サイズは、前記第1の混合物中の前記第1の物質の前記第2の濃度値に基づき調節される、ステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
Determining a second concentration value of the first substance in the first mixture while continuing to supply the plurality of substances to the first mixing zone;
Comparing the second concentration value of the first substance against the first target concentration range;
The first concentration for supplying the first substance to the first mixing zone when it is determined that the second concentration value of the first substance is out of the first target concentration range. Automatically adjusting the opening size of the control valve provided in a passage, wherein the opening size of the control valve is the second concentration of the first substance in the first mixture. The method of claim 1, further comprising adjusting based on the value.
前記複数の物質の前記第1の混合物中の第2の物質の第2の目標濃度範囲を受領するステップと、
前記第1の混合ゾーンに前記複数の物質を供給し続ける間に、前記第1の混合物中の前記第2の物質の濃度値を判定するステップと、
前記第2の目標濃度範囲に対して前記第2の物質の前記濃度値を比較するステップと、
前記第2の物質の前記濃度値が前記第2の目標濃度範囲から外れるという判定に基づき、前記第1の混合ゾーンへの前記第2の物質の供給を自動的に調節するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
Receiving a second target concentration range of a second substance in the first mixture of the plurality of substances;
Determining a concentration value of the second substance in the first mixture while continuing to supply the plurality of substances to the first mixing zone;
Comparing the concentration value of the second substance against the second target concentration range;
Automatically adjusting the supply of the second substance to the first mixing zone based on a determination that the concentration value of the second substance is out of the second target concentration range. The method of claim 1.
第2の混合ゾーンに前記第1の混合物を供給するステップと、
前記第2の混合ゾーンに第3の物質を供給するステップであって、前記第1の混合物および前記第3の物質は、前記第2の混合ゾーンで混合されて第2の混合物を生成する、ステップと、
前記第2の混合物中の前記第3の物質の第3の目標濃度範囲を受領するステップと、
前記第2の混合ゾーンに前記第1の混合物および前記第3の物質を供給し続ける間に、前記第2の混合物中の前記第3の物質の濃度値を判定するステップと、
前記第3の目標濃度範囲に対して前記第3の物質の前記濃度値を比較するステップと、
前記第3の物質の前記濃度値が前記第3の目標濃度範囲から外れるという判定に基づき、前記第2の混合ゾーンへの前記第3の物質の供給を自動的に調節するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
Supplying the first mixture to a second mixing zone;
Supplying a third substance to the second mixing zone, wherein the first mixture and the third substance are mixed in the second mixing zone to produce a second mixture; Steps,
Receiving a third target concentration range of the third substance in the second mixture;
Determining a concentration value of the third substance in the second mixture while continuing to supply the first mixture and the third substance to the second mixing zone;
Comparing the concentration value of the third substance against the third target concentration range;
Automatically adjusting the supply of the third substance to the second mixing zone based on a determination that the concentration value of the third substance is outside the third target concentration range. The method of claim 1.
第1の供給導管および第2の供給導管が合流する交差領域を備えた第1の混合導管と、
前記第1の混合導管に結合されその上流に配設された前記第1の供給導管であって、前記第1の混合導管に第1の物質を供給するためのボアを備える第1の供給導管と、
前記第1の供給導管に設けられた第1の流量制御デバイスであって、前記第1の供給導管の前記ボアの開口を選択的に調節するように構成された第1の流量制御デバイスと、
前記第1の混合導管に結合されその上流に配設された前記第2の供給導管であって、前記第1の混合導管に第2の物質を供給するためのボアを備える第2の供給導管と、
前記第1の物質および前記第2の物質の混合により生成される第1の混合物の1つまたは複数の特徴を検出するために前記第1の混合導管の前記交差領域から下流の位置に設けられた第1のセットの1つまたは複数のセンサと、
前記第1のセットの1つまたは複数のセンサにおよび前記第1の流量制御デバイスに動作的に結合された第1の制御回路であって、前記第1の混合導管における前記第1の混合物の前記1つまたは複数の検出された特徴に基づき前記第1の物質の流量を調節するために、前記第1の流量制御デバイスを自動的に制御するようにプログラミングされる、第1の制御回路と
を備える、混合システム。
A first mixing conduit with an intersection region where the first supply conduit and the second supply conduit meet;
A first supply conduit coupled to the first mixing conduit and disposed upstream thereof, the first supply conduit comprising a bore for supplying a first substance to the first mixing conduit When,
A first flow control device provided in the first supply conduit, the first flow control device configured to selectively adjust the opening of the bore of the first supply conduit;
A second supply conduit coupled to the first mixing conduit and disposed upstream thereof, the second supply conduit comprising a bore for supplying a second substance to the first mixing conduit When,
Provided at a position downstream from the intersecting region of the first mixing conduit for detecting one or more characteristics of the first mixture produced by the mixing of the first substance and the second substance. One or more sensors of the first set;
A first control circuit operatively coupled to the first set of one or more sensors and to the first flow control device, the first mixture of the first mixture in the first mixing conduit; A first control circuit programmed to automatically control the first flow control device to adjust the flow rate of the first substance based on the one or more detected features; A mixing system.
前記第1の混合物の前記1つまたは複数の特徴は、温度、露点、濃度、前記第1の混合物中の音速、光反射率、および屈折率からなる群より選択される、請求項6に記載の混合システム。 Wherein said one or more features of the first mixture, the temperature, dew point, density, said first speed of sound in the mixture, light reflectance, and is selected from the group consisting of refractive index, according to claim 6 Mixing system. 前記第1の制御回路は、
前記第1の混合物の前記1つまたは複数の検出された特徴に基づき前記第1の混合物中の前記第1の物質の濃度値を判定し、
前記第1の物質に関する第1の目標濃度範囲に対して前記第1の物質の前記濃度値を比較し、
前記第1の物質の前記濃度値が前記第1の目標濃度範囲から外れるという判定に基づき、前記第1の供給導管の前記ボアの前記開口を調節するために前記第1の流量制御デバイスを自動的に制御する
ようにプログラミングされる、請求項6に記載の混合システム。
The first control circuit includes:
Determining a concentration value of the first substance in the first mixture based on the one or more detected characteristics of the first mixture;
Comparing the concentration value of the first substance against a first target concentration range for the first substance;
Based on the determination that the concentration value of the first substance is out of the first target concentration range, the first flow control device is automatically configured to adjust the opening of the bore of the first supply conduit. The mixing system of claim 6 , wherein the mixing system is programmed to control automatically.
前記第1のセットの1つまたは複数のセンサは、
前記第1の混合物の光反射率を検出するように構成された光学系と、
前記第1の混合物の温度を検出するためのサーミスタまたは温度計と
を備え、
前記第1の制御回路は、前記第1の混合物の前記光反射率および前記温度に基づき前記第1の混合物の屈折率を判定するように、ならびに前記屈折率に基づき前記第1の混合物中の前記第1の物質の前記濃度値を判定するようにプログラミングされる、請求項8に記載の混合システム。
The one or more sensors of the first set are:
An optical system configured to detect light reflectance of the first mixture;
A thermistor or thermometer for detecting the temperature of the first mixture,
The first control circuit is configured to determine a refractive index of the first mixture based on the light reflectance of the first mixture and the temperature, and in the first mixture based on the refractive index. 9. A mixing system according to claim 8 , programmed to determine the concentration value of the first substance.
前記第1の制御回路は、前記第1の混合物中の前記第1の物質の前記濃度値に基づき、および前記複数の物質の中の少なくとも1つの1つまたは複数の物理特徴に基づき前記第1の流量制御デバイスを制御するようにプログラミングされ、前記1つまたは複数の物理特徴は、粘性、密度、比重、化学組成、温度、および圧力からなる群より選択される、請求項8に記載の混合システム。 The first control circuit is based on the concentration value of the first substance in the first mixture and based on at least one physical characteristic of at least one of the plurality of substances. 9. The mixing of claim 8 , programmed to control a flow control device, wherein the one or more physical characteristics are selected from the group consisting of viscosity, density, specific gravity, chemical composition, temperature, and pressure. system. 前記第1の制御回路は、前記第1の混合物中の前記第1の物質の前記濃度値に基づき、および前記混合システムの1つまたは複数の物理特徴に基づき前記第1の流量制御デバイスを制御するようにプログラミングされ、前記1つまたは複数の物理特徴は、前記第1の供給導管のサイズと、前記第1の混合導管のタイプと、前記第1の流量制御デバイスのタイプとからなる群より選択される、請求項8に記載の混合システム。 The first control circuit controls the first flow control device based on the concentration value of the first substance in the first mixture and based on one or more physical characteristics of the mixing system And the one or more physical features are from the group consisting of the size of the first supply conduit, the type of the first mixing conduit, and the type of the first flow control device 9. A mixing system according to claim 8 , which is selected. 前記センサの中の1つまたは複数が、前記第1の混合導管内の前記第1の物質および前記第2の物質の混合時に前記第1の混合物の前記1つまたは複数の特徴を検出するために所定の間隔で動作される、請求項6に記載の混合システム。 One or more of the sensors detect the one or more characteristics of the first mixture upon mixing of the first substance and the second substance in the first mixing conduit; 7. The mixing system according to claim 6 , wherein the mixing system is operated at predetermined intervals. 前記第2の供給導管に設けられた第2の流量制御デバイスであって、前記第2の供給導管の前記ボアの開口を選択的に調節するように構成された第2の流量制御デバイス
をさらに備え、
前記第1の制御回路は、前記第2の流量制御デバイスに動作的に結合され、前記第1の制御回路は、前記第1の混合導管において前記第1の混合物の前記1つまたは複数の検出された特徴に基づき前記第2の物質の流量を調節するために前記第2の流量制御デバイスを自動的に制御するようにプログラミングされる、請求項6に記載の混合システム。
A second flow control device provided in the second supply conduit, further comprising a second flow control device configured to selectively adjust the opening of the bore of the second supply conduit. Prepared,
The first control circuit is operatively coupled to the second flow control device, and the first control circuit detects the one or more detections of the first mixture in the first mixing conduit. 7. The mixing system of claim 6 , wherein the mixing system is programmed to automatically control the second flow control device to adjust the flow rate of the second substance based on the characterized characteristics.
前記第1の制御回路は、
前記第1の混合物の前記1つまたは複数の検出された特徴に基づき前記第1の混合物中の前記第2の物質の濃度値を判定し、
前記第2の物質に関する第2の目標濃度範囲に対して前記第2の物質の前記濃度値を比較し、
前記第2の物質の前記濃度値が前記第2の目標濃度範囲から外れるという判定に基づき、前記第2の流量制御デバイスを自動的に制御する
ようにプログラミングされる、請求項13に記載の混合システム。
The first control circuit includes:
Determining a concentration value of the second substance in the first mixture based on the one or more detected characteristics of the first mixture;
Comparing the concentration value of the second substance against a second target concentration range for the second substance;
14.The mixing of claim 13 , programmed to automatically control the second flow control device based on a determination that the concentration value of the second substance is outside the second target concentration range. system.
前記第1の混合導管に結合されその下流に配設された第2の混合導管と、
前記第2の混合導管に結合されその上流に配設された第3の供給導管であって、前記第2の混合導管に第3の物質を供給するためのボアを備える、第3の供給導管と、
前記第3の供給導管に設けられた第3の流量制御デバイスであって、前記第3の供給導管の前記ボアの開口を選択的に制御するように構成された第3の流量制御デバイスと、
前記第1の混合物および前記第3の物質の混合により生成される第2の混合物の1つまたは複数の特徴を検出するために前記第2の混合導管に設けられた第2のセットの1つまたは複数のセンサと、
前記第2のセットの1つまたは複数のセンサにおよび前記第3の流量制御デバイスに動作的に結合された第2の制御回路であって、前記第2の混合導管における前記第2の混合物の前記1つまたは複数の検出された特徴に基づき前記第3の物質の流量を調節するために前記第3の流量制御デバイスを自動的に制御するようにプログラミングされる第2の制御回路と
をさらに備える、請求項6に記載の混合システム。
A second mixing conduit coupled to and disposed downstream of the first mixing conduit;
A third supply conduit coupled to and disposed upstream of the second mixing conduit, the third supply conduit comprising a bore for supplying a third substance to the second mixing conduit When,
A third flow control device provided in the third supply conduit, wherein the third flow control device is configured to selectively control the opening of the bore of the third supply conduit;
One of a second set provided in the second mixing conduit for detecting one or more characteristics of the second mixture produced by the mixing of the first mixture and the third substance. Or multiple sensors,
A second control circuit operably coupled to the second set of one or more sensors and to the third flow control device, the second mixture of the second mixture in the second mixing conduit; A second control circuit programmed to automatically control the third flow control device to adjust the flow rate of the third substance based on the one or more detected features; 7. A mixing system according to claim 6 comprising .
前記第2の供給導管に設けられた流量制御センサであって、前記第2の供給導管内の前記第2の物質の流量を検出するように構成された流量制御センサと、
前記第2の供給導管に設けられた第2の流量制御デバイスであって、前記流量制御センサにより検出された前記流量に基づき前記第2の供給導管の前記ボアの開口を選択的に調節するように構成される第2の流量制御デバイスと
をさらに備える、請求項6に記載の混合システム。
A flow control sensor provided in the second supply conduit, wherein the flow control sensor is configured to detect a flow rate of the second substance in the second supply conduit;
A second flow control device provided in the second supply conduit for selectively adjusting an opening of the bore of the second supply conduit based on the flow rate detected by the flow control sensor. 7. The mixing system according to claim 6 , further comprising a second flow control device configured as follows.
複数の物質を混合するための混合装置であって、
前記混合装置内に第1の物質を導入するための第1の入力ポートと、
前記混合装置内に第2の物質を導入するための第2の入力ポートと、
前記混合装置から前記第1の物質および前記第2の物質の混合物を出力するための出力ポートと、
前記第1の入力ポートに結合された第1の終端部および第2の終端部を備える第1の流路と、
前記第1の流路に配設され、制御弁にて前記第1の流路のボアを制御するように構成された制御弁と、
前記第2の入力ポートに結合された第1の終端部および第2の終端部を備える第2の流路と、
前記第1の流路および前記第2の流路の下流に配設された交差領域であって、前記第1の流路の前記第2の終端部と前記第2の流路の前記第2の終端部との交差により形成される交差領域と、
前記交差領域の下流におよび前記混合装置の前記出力ポートの上流に配設された混合後通路と、
前記混合後通路に配設された濃度センサであって、前記混合後通路にて前記第1の物質の濃度の示度を周期的に検出するように構成された濃度センサと、
前記第1の物質の前記濃度の前記示度をプログラムにしたがって受領し、前記濃度の前記示度に基づき前記交差領域への前記第1の物質の供給を調節するために前記制御弁を自動的に制御するように構成された制御回路と
を備える混合装置。
A mixing device for mixing a plurality of substances,
A first input port for introducing a first substance into the mixing device;
A second input port for introducing a second substance into the mixing device;
An output port for outputting the mixture of the first substance and the second substance from the mixing device;
A first flow path comprising a first termination and a second termination coupled to the first input port;
A control valve disposed in the first flow path and configured to control a bore of the first flow path with a control valve;
A second flow path comprising a first termination and a second termination coupled to the second input port;
An intersecting region disposed downstream of the first flow path and the second flow path, the second end portion of the first flow path and the second flow path of the second flow path. An intersection region formed by the intersection with the end of
A post-mixing passage disposed downstream of the intersection region and upstream of the output port of the mixing device;
A concentration sensor disposed in the post-mixing passage, the concentration sensor configured to periodically detect an indication of the concentration of the first substance in the post-mixing passage;
Receiving the reading of the concentration of the first substance according to a program and automatically controlling the control valve to adjust the supply of the first substance to the intersection region based on the reading of the concentration And a control circuit configured to control the mixing device.
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